Çip Üstünde Doku/Organ Teknolojisi Nedir?

Çip üstünde doku veya organ teknolojisinin birçok adı vardır, aynı zamanda çip üzerinde insan teknolojisi veya mikrofizyolojik sistem olarak da adlandırılır. Temel olarak, vücut sistemleri oluşturmak için birbirine bağlanan bir minyatür in vitro organlar ağıdır. Bugüne kadar, bir akciğer-kalp-karaciğer modeli, bir yumurtalık-fallop tüpü-uterus-serviks-karaciğer modeli ve bir kalp-karaciğer-nöron-iskelet kası modeli dahil olmak üzere birçok farklı sistem yapılmıştır.
Bu çip üstü organ modelleri, bedensel bir sistemi çoğaltmak için özenle tasarlanmış ucuz yüksek verimli modeller sundukları için farmakokinetik için kullanılır. Bu modeller insan dokularını kullandığından, dokuların hasta kök hücrelerinden türetilebileceği ve kişiselleştirilmiş ilaç olasılığını arttırırken, geleneksel hayvan modellerine göre daha fazla doğruluktadırlar.

Nasıl Çalışır?

Çip üstü organ, birbirine bağlı çok sayıda çip üstü organ modelinden oluşur. Yongadaki her organ bir bellek çubuğunun boyutundadır ve in vivo karşılığıyla benzer bir organı yeniden oluşturmak için özel olarak tasarlanmıştır. Bütün bunlar, yapı, mikro akışkanlar ve kök hücrelerin bir kombinasyonu kullanılarak gerçekleştirilir.
Daha önce, in vitro dokular, hücrelere besin sağlamak için difüzyona duyulan güvenden dolayı işlevi sürdürmek için mücadele etmişlerdir. Sonuç olarak, çip üstü organ modelleri besin sağlamak için mikroakışkanlar kullanır, bu hem hücreler üzerindeki kayma stresi hem de sinyal moleküllerinin geçebileceği bir ortam sağlayan daha verimli ve daha gerçekçi olur. İn vivo ortama daha fazla bağlılığı olan bir ortam sağlayarak in vivo muadiline benzer morfolojiye sahip bir organ oluşturur.
Yongadaki her organın kesin yapısı organın işlevine bağlıdır. Bununla birlikte, organ yongaları arasında ortaklıklar vardır. Her organ bir dış yapı ile kaplıdır, bunun içinde dokunun üzerinde büyüdüğü gözenekli bir zar ile ayrılmış iki mikrotüp vardır. Bir tarafta mikro tüp mikro-akışkanı sağlarken, diğer mikro tüpün içeriği organın fonksiyonuna bağlıdır. Yongadaki akciğerde, bu ikinci tüp havayı taklit etmek için yapılırken, yonga üzerindeki bağırsakta bağırsak lümenini temsil etmektedir.
Organ dokularını oluşturmak için uygun kök hücreler dikkatle seçilir. Bu kök hücreler, çok potansiyelli olabilir veya pluripotensiye neden olabilir, bunlar istenen dokuları oluşturmak üzere farklılaşmaya yönlendirilir. Ek olarak, doku stresi doğru doku morfolojisini sağlamak için önemli bir faktördür. Akciğer dokusu periyodik suş altına yerleştirilmiş, dokunun genişlemesi ve büzülmesini simüle ederek nefes alma eylemini tekrarlamıştır.

Yonga Üzerindeki Organdan Yonga Üzerindeki Gövdeye

Bir yonga üzerindeki tek bir organdan yonga üzerindeki bir gövdeye geçmek daha fazla karmaşıklık getirir. İlk olarak, sistem birbirine bağlı olmalıdır. Bunun için bir mikropump veya pompasız yerçekimi ile çalışan bir sistem kullanan iki ana yöntem vardır. Mikropump, mikroakışkan ve bileşenleri üzerinde hassas kontrol sağlar ancak hava kabarcığı riski vardır, oysa pompasız yerçekimi ile çalışan bir sistem mikroakışkan üzerindeki kontrolü azaltır, ancak bağımsız bir ortam yaratır.
Bir başka önemli husus, in vivo ortamı istikrarlı olarak yeniden oluşturmak için sistemin nasıl ölçeklendirileceğidir. Allometrik ölçeklemede ölçekleme organ büyüklüğüne veya doku yoğunluğuna, aksine, kalma süresi ölçeklendirmesi kanın her organda geçirdiği süreye bağlıdır.

Sistem Konuları

Çip üstü gövde teknolojisinin avantajı, yüksek verimli minyatürleştirme olmasıdır. Bu minyatürleştirme, sistemi çalışır durumda tutmak için gereken malzeme sayısını azaltır. Bu malzemeler dikkatle değerlendirilmelidir; cihazı yapmak için kullanılan malzemeler ilaçlarla etkileşime girerek sonuçları bozabilir.
Sonuç olarak, malzemelerin inert olmasını sağlamak için çaba gösterilmelidir. Öte yandan, çip üstü organteknolojisi, farmakokinetik üzerinde daha fazla doğruluk sağlayan insan hücrelerini kullanır. Hayvan dokuları yerine insan dokularının bu şekilde kullanılması hatalı sonuçları azaltır, böylece ilaç keşfini hızlandırır ve yıpranmayı azaltır.

Gelecek Uygulamalar

İlaç geliştirmede, ilaç gelişiminin ilk aşamalarında ve ikinci aşamalar için yonga üzerindeki vücut modellerinde kullanım için yonga üzerindeki organların önerilmiştir. Bu çip üstü vücut kullanımları, diğer organlarda yan etkilerin kontrol edilmesini veya dozajın çalışmasını içerebilir. Bu sistemler, uyarılmış pluripotent kök hücrelerle birleştirilirse kişiselleştirilmiş tıpta da kullanılabilir. Hasta kök hücrelerinden bir yonga üzerinde vücut oluşturarak, tedaviden önce ilacın etkinliği, yan etkileri ve uygun dozaj gözlenebilir. Farmakokinetiğin ötesinde uygulamalar vardır, motor nöron hastalıklarını incelemek için fonksiyonel bir nöromüsküler kavşak geliştirilmiştir. Chip üstünde organ teknolojisi, kimyasal maruziyet, gıda bileşenleri veya kozmetikler gibi farklı maruziyetleri ölçmek için de kullanılabilir.
Çip üstü organ teknolojisi, farmakokinetiği test etmek için kolayca kullanılabilen vücut sistemi modelleri üretir. Çip üstü bir organ, insan dokusu üzerindeki kimyasal etkilerin kolayca incelenebileceği, çevreye duyarlı bir ortam sağlar, bu nedenle, yeni ilaçların keşfini hızlandırabilen ilaç keşfinde yenilik sağlamaktadır. Bununla birlikte, dezavantajı, her organın bir işlevsel sistemde tasarlanması, büyütülmesi ve birleştirilmesi gerektiğidir. Bu adımların her biri başlangıçta zaman ve çaba gerektirir. Bu adımlar gerçekleştirildikten sonra kimyasalların vücutla nasıl etkileştiklerini test etmek için iyi bir temel sağlar. Bununla birlikte, çip üstü organ sistemlerinin çoğu sadece birkaç organ içerir ve bu nedenle bu sistemler henüz in vivo sistemlerin karmaşıklığına sahip değildir.
Yonga üzerinde organ teknolojisi İlgili insan genetiğini ve mimik in vivo (hastalık) doku ortamını içeren temsili in vitro insan organ ve hastalık modellerinin mevcudiyeti, özellikle insan hastalığının altında yatan biyolojiyi hedefleyebilen etkili ve güvenli ilaçların geliştirilmesini geliştirmek için gerekli olacaktır. Kök hücrelerin rolü günümüzde mikroakışkanlar, mikroelektronik ve mikrofabrikasyon kullanarak bir çip üzerinde sağlıklı veya hastalıklı doku / organın en küçük fonksiyonel yapılarını oluşturmak mümkündür. Şimdi yenilikçi yaklaşım, sağlıklı bireylerden veya genetik hastalığı olan hastalardan türetilen yetişkin veya pluripotent insan kök hücrelerini bu yongalara dahil etmektir.
Olası kullanımlar, cip üstü organ modelleri, ilaç geliştirme maliyetlerini ve başarısızlık oranlarını azaltma, ilacın yeniden yerleştirilmesini ve kurtarılmasını mümkün kılma, pazara sunma süresini azaltma ve hayvan testleri ihtiyacını en aza indirme potansiyeline sahiptir. Onlar çip üzerinde insan (önceden) klinik çalışmalara ve kişiselleştirilmiş ilaçlar bulmak için yol açacaktır. İlaç ile ilaç araştırmalarında kullanılmasının ötesinde, cip üstü organ modelleri, kanser için radyoterapi veya hipertermi gibi ilaç dışı tedavi yaklaşımlarının geliştirilmesi için test sistemleri olarak kullanılacak, aynı zamanda yeni kozmetik veya gıda katkı maddeleri ve toksikoloji analizi için de kullanılacaktır.

Kaynakça:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1347436717301957
https://www.hdmt.technology/?page=1008

Yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu

Yorum Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

This div height required for enabling the sticky sidebar