Τα αιμοφόρα αγγεία δεν μοιάζουν με απλά, ευθύγραμμα σωληνάρια, αλλά περισσότερο με έναν πολυσύχναστο χάρτη δρόμων μιας πόλης, με στροφές, διακλαδώσεις και ξαφνικά σημεία συμφόρησης που αλλάζουν τη ροή της κυκλοφορίας. Για πολλά χρόνια, πολλά εργαστηριακά μοντέλα αγγείων παραβλέπαν αυτήν την πολυπλοκότητα και βασίζονταν σε απλούς, ευθύγραμμους σωλήνες, ενώ τα πραγματικά αγγεία σπάνια συμπεριφέρονται τόσο απλά.
Τώρα, ερευνητές στο Τμήμα Βιοϊατρικής Μηχανικής του πανεπιστημίου του Τέξας A&M προσπαθούν να γεφυρώσουν αυτό το χάσμα με μια προσαρμοσμένη μέθοδο vessel-chip. Στόχος τους είναι να αναπαράγουν τις μορφές που είναι σημαντικές για τις ασθένειες, έτσι ώστε τα πειράματα σχετικά με τη ροή του αίματος και τις πιθανές θεραπείες να αντικατοπτρίζουν πιο πιστά όσα συμβαίνουν στο σώμα και να υποστηρίζουν καλύτερα την ανακάλυψη φαρμάκων.
Τι είναι τα vessel-chips
Τα vessel-chips είναι μικρορευστομηχανικές συσκευές που μιμούνται την ανθρώπινη αγγειακή δομή σε μικροσκοπική κλίμακα. Αντί να μελετάται η ροή του αίματος σε ζώα ή σε υπεραπλουστευμένα εργαστηριακά μοντέλα, οι επιστήμονες μπορούν να χρησιμοποιούν αυτά τα chips για να εξετάζουν πώς οι δυνάμεις των ρευστών κινούνται μέσα σε αγγεία σε ελεγχόμενο περιβάλλον. Επειδή ο σχεδιασμός μπορεί να προσαρμοστεί, η πλατφόρμα μπορεί επίσης να υποστηρίξει μελέτες εξατομικευμένες για κάθε ασθενή, κάτι ιδιαίτερα χρήσιμο όταν μικρές διαφορές στην ανατομία μπορεί να επηρεάσουν την ανάπτυξη της ασθένειας ή την αποτελεσματικότητα μιας θεραπείας.
Η Τζένιφερ Λι, μεταπτυχιακή φοιτήτρια βιοϊατρικής μηχανικής που εργάζεται στο εργαστήριο του Δρα Αμπισέκ Τζάιν, σχεδίασε ένα προηγμένο vessel-chip που θα μπορούσε να αναπαράγει πραγματικές παραλλαγές στη δομή των αγγείων. Αυτό έχει σημασία επειδή η γεωμετρία των αγγείων μπορεί να αναδιαμορφώσει τις φυσικές δυνάμεις που ασκούνται στο τοίχωμα του αγγείου. Αυτές οι δυνάμεις, συμπεριλαμβανομένης της διατμητικής τάσης, επηρεάζουν τον τρόπο με τον οποίο αντιδρούν τα κύτταρα που καλύπτουν τα αιμοφόρα αγγεία και μπορούν να συμβάλουν στις συνθήκες υπό τις οποίες ξεκινά η βλάβη ή εξελίσσεται η ασθένεια.
«Υπάρχουν διακλαδισμένα αγγεία, ανευρύσματα με ξαφνική διαστολή και στη συνέχεια στένωση που περιορίζει το αγγείο. Όλοι αυτοί οι διαφορετικοί τύποι αγγείων αλλάζουν σημαντικά τη ροή του αίματος, και το εσωτερικό του αγγείου επηρεάζεται από τη διατμητική τάση που προκαλείται από αυτά τα μοτίβα ροής», εξήγησε η Λι. «Αυτό θέλαμε να μοντελοποιήσουμε» πρόσθεσε.
Επέκταση του ζωντανού μοντέλου αγγείων
Αν και αυτή η έκδοση του vessel-chip βελτιώνει τη φυσιολογική ακρίβεια, οι ερευνητές ελπίζουν να επεκτείνουν την έρευνά τους ενσωματώνοντας διάφορους τύπους κυττάρων. Στην τρέχουσα χρησιμοποιήθηκαν μόνο ενδοθηλιακά κύτταρα, τα οποία αποτελούν την επένδυση των αγγείων, αλλά ελπίζουν να συμπεριλάβουν και άλλα κύτταρα, ώστε να μελετήσουν τις αλληλεπιδράσεις τους και με τη ροή του αίματος.
«Προχωράμε και δημιουργούμε αυτό που ονομάζουμε τέταρτη διάσταση των οργάνων σε τσιπ (organs-on-a-chip), όπου δεν εστιάζουμε μόνο στα κύτταρα και τη ροή, αλλά στην αλληλεπίδραση των κυττάρων με τη ροή σε πιο πολύπλοκες αρχιτεκτονικές καταστάσεις, κάτι που αποτελεί νέα κατεύθυνση στον τομέα», είπε ο Τζάιν.
Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Lab on a Chip.
Πηγή: Scitechdaily
