Новый метод создания «сердца-на-чипе» ускорит тестирование лекарств

Исследователи из Гарвардского университета разработали более быстрый метод производства «сердца-на-чипе» — платформы для тестирования реакции сердечной ткани на новые препараты. Работа опубликована в журнале Biofabrication.

Проблема и цель

Одна из основных причин провала лекарств на стадии клинических испытаний — кардиотоксичность. Чтобы решить эту проблему, необходимы новые доклинические тесты на инженерных тканях, имитирующих человеческие органы. Цель работы — создание масштабируемой платформы для предсказуемой оценки безопасности и эффективности препаратов.

Технология «сердца-на-чипе»

Платформа представляет собой миниатюрную структурную единицу сердечной мышцы, выращенную на гидрогелевом кантилевере. Гидрогель используется из-за механических свойств, схожих с внеклеточным матриксом сердца. Предварительно нанесённый паттерн на субстрате направляет организованный рост кардиомиоцитов, что позволяет получить ткань, сократительная сила которой — ключевой параметр работы сердца — может быть измерена.

Новый метод производства

Традиционные методы (фотомаски, штамповка, ручное формование желатина) были медленными и непрактичными для масштабного производства. Новый метод использует УФ-лазер для нанесения паттерна на гидрогель, сенсибилизированный рибофлавином для оптической абляции. Этот процесс:

• Быстрее — до на 60% по сравнению со старыми методами.
• Масштабируем — подходит для непрерывного автоматизированного производства с контролем качества.
• Однороден — обеспечивает высокую воспроизводимость и разрешение.
• Не изменяет свойства гидрогеля.

Результаты и перспективы

С помощью УФ-микропаттернинга удалось создать выровненную сердечную ткань и «мышечные тонкие плёнки», которые сокращаются в ответ на внешние стимулы (например, электрическую стимуляцию). Этот метод — шаг к массовому производству «органов-на-чипе», что необходимо для их внедрения в крупных фармацевтических компаниях.

В будущем метод может быть адаптирован для создания других платформ («мозг-на-чипе», «скелетная мышца-на-чипе»), моделирования болезненных состояний (например, фиброза) или формирования более сложных трёхмерных тканевых структур.