Микрочип для тестирования нанопрепаратов

Разработка нанопрепаратов является очень популярным исследовательским направлением, в том числе в разработке препаратов для лечения атеросклероза. Однако очень мало известно об особенностях поведения наночастиц в пораженных этим заболеванием сосудах. Для изучения этого вопроса международная группа исследователей из США, Японии и Нидерландов разработала микрочип, позволяющий моделировать поведение экспериментальных препаратов в «протекающих» артериях при атеросклерозе.

Схема устройства, состоящего из двух располагающихся друг над другом микрожидкостных каналов,
разделенных пористой мембраной (диаметр пор 3 мкм), покрытой эндотелиальными клетками.

В здоровых кровеносных сосудах эндотелий выступает в качестве барьера, препятствующего проникновению содержащихся в крови соединений в ткани. В пораженных атеросклерозом артериях целостность эндотелиального барьера нарушается, что приводит к аномальному перемещению различных молекул из крови в ткани и обратно.

Разработанный авторами микрочип состоит из двух микрожидкостных каналов, разделенных мембраной с порами диаметром 3 микрометра, поверхность которой покрыта клетками сосудистого эндотелия. Этой мембране принадлежит роль «протекающего» эндотелия атеросклеротических сосудов.

Эксперименты по изучению накопления наночастиц в артериях крупной животной модели атеросклероза (кроликов) показали, что получаемые результаты сопоставимы с результатами, получаемые при использовании нового микрочипа, что свидетельствует о возможности его применения для скрининга наночастиц и их оптимизации.

Структура микрочипа позволяет регулировать проницаемость эндотелиального слоя путем изменения скорости омывающего клетки потока в микрожидкостном канале, имитирующем артерию, или путем введения в него соединений, синтезируемых организмом в условиях воспаления. При этом изменение проницаемости клеток микрочипа сопоставимо с изменением проницаемости клеток пораженных атеросклерозом артерий кролика в соответствующих условиях.

Разработчики надеются, что созданный ими микрочип ускорит процесс разработки нанопрепаратов за счет более эффективного прогнозирования терапевтических эффектов экспериментальных соединений. Они также отмечают, что, несмотря на очевидные преимущества микрочипа по сравнению с традиционными лабораторными моделями, он не позволяет с точностью моделировать происходящее в живом организме. Однако в любом случае его применение позволит снизить финансовые затраты и уменьшить количество используемых в экспериментах животных.

Статья YongTae Kim et al. Probing nanoparticle translocation across the permeable endothelium in experimental atherosclerosis опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Georgia Institute of Technology:
In Vitro Innovation: Testing Nanomedicine With Blood Cells On A Microchip.

06.02.2014