Људски крвни судови су све само не једноставни. Они се савијају, гранају, сужавају и шире, стварајући сложене путеве који утичу на кретање крви кроз тело. Дуго времена, међутим, лабораторијски модели третирали су крвне судове као равне, уједначене цеви. Иако су корисни, ти поједностављени дизајни нису успели да одражавају услове у којима се многе васкуларне болести заправо развијају.
Да би боље представили праву структуру људских крвних судова, истраживачи на Одељењу за биомедицинско инжењерство на Тексашком А&М универзитету креирали су прилагодљив систем судова-чип. Нови приступ омогућава научницима да реалније проучавају васкуларне болести и пружа моћну платформу за тестирање нових лекова.
Чипови за посуде су микрофлуидни уређаји дизајнирани да реплицирају људске крвне судове у веома малом обиму. Они могу бити прилагођени појединачним пацијентима и нуде начин који није на животињама за проучавање крвотока и процену потенцијалних третмана. Џенифер Ли, студент мастер студија биомедицинског инжењеринга, радила је у лабораторији др Абхишека Џаина да дизајнира напредни суд-чип способан да репродукује широк спектар облика који се виде у стварним крвним судовима.
„Постоје разгранати судови, или анеуризме које имају нагло проширење, а затим стенозу која ограничава суд. Сви ови различити типови судова узрокују да се образац крвотока значајно промени, а на унутрашњост крвног суда утиче ниво напрезања смицања изазваног овим обрасцима тока“, рекао је Ли. „То је оно што смо желели да моделујемо.“
Напредовање изван дизајна правих пловила
Лијев рад се заснива на ранијим истраживањима у истој лабораторији. Само неколико година раније, њен ментор и бивши дипломирани студент др Танмаи Матхур развио је дизајн правог пловила са чипом. Оба пројекта су спроведена у Лабораторији за биоинспирисане транслационе микросистеме под Јаином, који је ванредни професор и сарадник на факултету Барбара и Ралф Кокс ’53 за биомедицинско инжењерство. Лијево истраживање је објављено у Лабораторија на чипу и појавиће се на насловној страни издања часописа за мај 2025.
„Сада можемо почети да учимо о васкуларним болестима на начине на које никада раније нисмо могли“, рекао је Јаин. „Не само да можете учинити ове структуре сложеним, можете ставити стварни ћелијски и ткивни материјал у њих и учинити их живим. Ово су места на којима васкуларне болести имају тенденцију да се развијају, тако да је њихово разумевање кључно.“
Од додипломских истраживања до објављених наука
Лее се придружила Јаиновој лабораторији док је још била одликашица у потрази за практичним истраживачким искуством. У то време, није била упозната са технологијом органа на чипу. Како је сазнала више о овој области, заинтересовала се за њен потенцијални утицај на будућа медицинска истраживања. То интересовање ју је навело да настави свој рад кроз брзи програм магистра наука.
„Џенифер је показала истрајност, радозналост и креативност и веома брзо је почела да се бави истраживачким пројектима. Наш брзи програм омогућава студентима као што је Џенифер да преузму неку врсту истраживања са великим утицајем и високим ризиком и не само да раде научни пројекат, већ га одведу све до његовог исхода и објаве“, рекао је Јаин.
Проширивање сложености чипова живих судова
Иако тренутни дизајн судова-чипа нуди реалистичнији поглед на крвне судове, истраживачки тим планира да настави даље. До сада, Лијев модел укључује само ендотелне ћелије – или ћелије које чине облогу крвног суда – али будуће верзије могу укључити додатне типове ћелија. Укључивање ових ћелија омогућило би истраживачима да боље разумеју како различита ткива међусобно делују и са крвљу која тече.
„Напредујемо и стварамо оно што називамо четвртом димензионалношћу органа-на-чипу, где се не фокусирамо само на ћелије и ток, већ и на ову интеракцију ћелија и тока у сложенијим архитектонским стањима, што је нови правац у овој области“, рекао је Јаин.
Изградња вештина изван лабораторије
Заједно са искуством у техничком истраживању, Ли каже да јој је лабораторијско окружење помогло да развије практичне вештине које се протежу изван научних курсева. Рад са вршњацима, дипломираним студентима и постдокторским истраживачима дао јој је искуство у сарадњи, комуникацији и решавању проблема.
„То је тако добро окружење за интеракцију не само са вршњацима, већ и са дипломираним студентима и постдокторским истраживачима“, рекла је она. „Можете да научите тимски рад и комуникацију, радну етику и једноставно испробавање различитих ствари. Мислим да је то тако драгоцено искуство које студенти имају на располагању. Имамо тако добре факултетске истраживачке лабораторије.“
Пројекат је добио подршку од неколико великих организација, укључујући Програм за медицинска истраживања америчке војске, НАСА, Управу за напредна биомедицинска истраживања и развој, Национални институт за здравље, Америчку администрацију за храну и лекове, Националну научну фондацију и Канцеларију за иновационе фондове за транслационе инвестиције Универзитета А&М.
