Ingenieure haben verwendet mikrofluidischen Technologie, zum erstellen einer „Plazenta-on-a-chip“, dass Modelle wie verbindungen übergeben werden kann, von einer Mutter zu einem Fötus.
„Ich bin daran interessiert, Mikrofluidik und ich war schon gespannt, auf die Verwendung der Technologie zu verstehen, was passiert in der zellulären Umgebung und innerhalb des Körpers“, sagte Nicole Hashemi, ein associate professor für Maschinenbau an der Iowa State University und der Leiter dieses Projekts. „Wir schauten uns verschiedene Organe und entschied sich für die Entwicklung einer Plazenta-Modell, weil es gibt nicht viele Studien über diese wichtige temporäre Orgel.“
Die Plazenta entwickelt sich im inneren eine Frau die Gebärmutter während der Schwangerschaft. Über die Nabelschnur, es liefert Sauerstoff und Nährstoffe für den Fötus und entfernt Abfälle aus der fetalen Blut.
Tiermodelle der Plazenta nicht gut übersetzen, um die menschliche Gesundheit, Hashemi sagte. Und wegen der vorübergehenden Natur der Plazenta, gibt es nicht viele menschliche Studien. Diejenigen, die durchgeführt wurden, haben gezeigt, inkonsistente Ergebnisse.
Die Ingenieure der Plazenta Modell ist beschrieben in einem Papier, das nur online veröffentlicht, die von der wissenschaftlichen Zeitschrift Globalen Herausforderungen veröffentlicht von John Wiley & Sons Inc. Hashemi ist der jeweilige Autor. Co-Autoren sind Rajeendra Pemathilaka und Saurabh Aykar, Iowa State Studenten im Maschinenbau; Jeremy Caplin, ein ehemaliger Iowa State student nun an der Georgia Tech; und Reza Montazami, ein Iowa State associate professor of mechanical engineering.
Das Papier wird auch zu sehen sein, auf dem cover der print-Ausgabe der Zeitschrift.
Ein Zuschuss aus dem Office of Naval Research und einen Jungen Forscher-Preis Caplin aus dem Üppigen Unternehmen unterstützt die Entwicklung der Plazenta-Modell.
Hashemi sagte, es dauerte vier Jahre, anspruchsvolle Arbeit zu kommen mit einem funktionierenden Modell. Zuerst mussten die Ingenieure das design der Mikrofluidik — Sie letztendlich entschied sich für ein Modell mit zwei Mikrokanälen nur 100 Millionstel meter hoch und 400 Millionstel meter breit. Dann mussten Sie herausfinden, wie effektiv wachsen Zellen auf einer Seite eines porösen, biokompatiblen Membran, würde die Trennung der beiden Kanäle und stellen die plazentaschranke. Sie hatte auch zur Identifizierung der richtigen Verbindung zu testen, mit dem Modell, so dass Sie verstehen konnte, – transport von der mütterlichen Seite auf der fetalen Seite.
Die Ingenieure entschieden, die auf Koffein für Ihre erste Studie.
Es ist eine medizinisch relevante Frage: Wegen der unbekannten Auswirkungen von mütterlichem Koffeinkonsum auf den Fötus, Gesundheitsbehörden wie der Weltgesundheitsorganisation empfohlen haben beschränken Koffeinkonsum während der Schwangerschaft.
Es ist auch eine wichtige Frage, Hashemi: „ich trinke viel Tee,“ erklärte Sie, eine Tasse Tee, sitzt auf Ihrem Schreibtisch im Büro. „Das ist eine persönliche für mich.“
Und tut Koffein aus Mutter ‚ s Tee oder Kaffee in Babys Blutkreislauf? Tests mit dem Modell sagen einige, es funktioniert.
Die Ingenieure eingeführt, die eine Koffein-Konzentration von 0,25 Milligramm pro milliliter — Konzentration als sicher von der US Food and Drug Administration-Richtlinien-zu der mütterlichen Seite des Modells für eine Stunde und dann überwacht die Veränderungen über 7,5 Stunden, so das Papier. An sechs und eine Hälfte Stunden, die mütterliche Seite erreicht, ein steady-Koffein-Konzentration von 0.1513 Milligramm pro milliliter und der fetalen Seite erreicht eine stetige Konzentration von 0.0033 nach fünf Stunden.
Jetzt haben Sie gezeigt, dass Sie die Technologie, Hashemi sagte, wird das Modell verwendet, mit Forschungspartnern an der Ohio State University College of Medicine, um zu untersuchen, wie unterschiedliche Drogen bewegen sich durch die plazentaschranke.
Es wurde auch Interesse an einem Studium, wie Toxine in der Umwelt transportiert werden, von der Mutter auf den Fötus, sagte Sie. Zukünftige Studien könnten gehören die Personalisierung der Technologie-eigentlich tuning-das Modell mit den Zellen von Mutter oder Fötus zu helfen, verschreiben Medikamente oder Dosierungen. Und vielleicht eines Tages könnten Forscher eine Studie über die Auswirkungen der plazentaren transport von Chemikalien und Wirkstoffe auf einzelne Zellen.
„Wir versuchen ein Modell der realen Plazenta,“ Hashemi sagte. „Nun, wir haben diese Plazenta-on-a-chip-Technologie, wir können die Zusammenarbeit mit Forschern, die auf alle Arten von Projekten.“