Chip vi lưu mô phỏng mạch máu người, mở ra kỷ nguyên mới nghiên cứu bệnh

Mô phỏng cấu trúc mạch máu phức tạp: Điểm độc đáo của con chip này nằm ở khả năng tái tạo chính xác các cấu trúc mạch máu 3D phức tạp của con người, bao gồm các dị thường như phình động mạch (aneurysm), hẹp động mạch (stenosis), và các điểm phân nhánh (bifurcations). Đây là những vị trí quan trọng thường liên quan đến sự phát triển và tiến triển của các bệnh mạch máu.

Sử dụng tế bào nội mô người: Con chip được xây dựng bằng cách nuôi cấy các tế bào nội mô của con người (endothelial cells) - lớp tế bào lót bên trong mạch máu. Điều này đảm bảo rằng các tương tác sinh học và phản ứng với lưu lượng máu trên chip sẽ gần gũi hơn nhiều so với các mô hình trên động vật.

Mô phỏng động lực học chất lỏng (Hemodynamics): Thiết kế của chip cho phép các nhà khoa học kiểm soát và mô phỏng chính xác cách lưu lượng máu (tốc độ dòng chảy, áp suất, lực cắt) tác động lên các tế bào nội mô và các cấu trúc mạch máu mô phỏng. Điều này rất quan trọng để hiểu cách lưu lượng máu góp phần vào sự khởi phát và tiến triển của các bệnh mạch máu.

Hệ thống vi lưu cho phép các nhà nghiên cứu quan sát trực tiếp và theo dõi các thay đổi xảy ra trong cấu trúc mạch máu và phản ứng của tế bào theo thời gian thực dưới các điều kiện khác nhau. Điều này cung cấp cái nhìn sâu sắc hơn về cơ chế bệnh sinh.

Tầm quan trọng và ứng dụng tiềm năng:

Đây là một bước tiến quan trọng trong việc giảm thiểu và thay thế việc sử dụng động vật trong nghiên cứu y sinh. Con chip cung cấp một mô hình người đáng tin cậy hơn để nghiên cứu bệnh mạch máu.

Với khả năng mô phỏng mạch máu của từng cá nhân (sử dụng tế bào nội mô lấy từ bệnh nhân), con chip có thể được sử dụng để thử nghiệm các loại thuốc khác nhau và xác định phương pháp điều trị hiệu quả nhất cho từng bệnh nhân cụ thể. Đây là một bước tiến lớn hướng tới y học cá nhân hóa.

Con chip cung cấp một nền tảng lý tưởng để nghiên cứu các cơ chế phức tạp đằng sau sự hình thành và phát triển của các bệnh mạch máu như xơ vữa động mạch, phình động mạch, huyết khối, và các bệnh liên quan đến mạch máu nhỏ (microvascular diseases).

Nhóm nghiên cứu đang hướng tới việc tích hợp con chip mạch máu này với các mô hình cơ quan khác trên chip (organ-on-a-chip) để tạo ra các hệ thống phức tạp hơn, mô phỏng sự tương tác giữa các cơ quan trong cơ thể. Việc bổ sung yếu tố thời gian (4D) cho phép nghiên cứu sự tiến triển của bệnh và phản ứng với điều trị theo thời gian thực.

Sự hỗ trợ của NASA cho thấy tiềm năng ứng dụng của công nghệ này trong việc nghiên cứu tác động của môi trường không gian (ví dụ: vi trọng lực, bức xạ) lên hệ thống tim mạch của các phi hành gia.

Sự tham gia và hỗ trợ từ NIH (Viện Y tế Quốc gia), Quân đội Hoa Kỳ và FDA (Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ) cho thấy tầm quan trọng và tiềm năng ứng dụng rộng rãi của công nghệ này trong cả nghiên cứu cơ bản và ứng dụng lâm sàng.

Đội ngũ nghiên cứu:

Tiến sĩ Abhishek Jain là nhà nghiên cứu chính, có chuyên môn sâu về kỹ thuật sinh học và vi lưu. và

Jennifer Lee: Sinh viên thạc sĩ đóng vai trò quan trọng trong việc thiết kế và phát triển con chip. Sự kết hợp giữa kinh nghiệm của nhà nghiên cứu và sự nhiệt huyết của sinh viên thường mang lại những đột phá sáng tạo.

Chip mạch máu vi lưu được phát triển tại Đại học Texas A&M là một công cụ mạnh mẽ và đầy hứa hẹn, có khả năng thay đổi cách chúng ta nghiên cứu và điều trị các bệnh về mạch máu, hướng tới các phương pháp cá nhân hóa và giảm thiểu sự phụ thuộc vào thử nghiệm trên động vật. Sự hỗ trợ từ các tổ chức uy tín càng khẳng định tiềm năng to lớn của sáng kiến này.