用于研究体外血管系统的传感平台为药物测试开辟了可能性

药物开发的成本高昂和在实验室研究生理过程的局限性是两个独立的科学问题，可能共享相同的解决方案。微物理系统(MPS)是由微环境中的细胞组成的体外平台，该微环境与体内发现的细胞非常相似，使科学家能够重建体内发现的组织条件，以进一步阐明生物条件和系统以及用于此类应用因为在比动物测试允许的更精确的模型中测试药物。

然而，到目前为止，MPS所能提供的进步由于无法准确记录在细胞水平上发生的事情而受到限制。现在，一组科学家开发了一种电化学传感平台，可以解决这个问题。他们的结果于2022年10月29日发表在BiosensorsandBioelectronics上。

“最近的生物工程技术已经实现了与可灌注血管网络相结合的组织模型的构建，”通讯作者YujiNashimoto说，他是东北大学跨学科科学研究前沿研究所的正式成员，现在在东京医科齿科大学工作。“然而，为了利用这些模型作为药物筛选工具，我们需要生物传感器来实时监测它们的功能，这是迄今为止所缺乏的。这项研究开发了新的电化学传感平台来监测血管化组织模型。”

该团队认为电化学传感器是细胞功能读数的理想选择，因为它们具有低侵入性、实时检测和体外培养平台的高灵敏度。然而，研究人员表示，将电化学传感器集成到MPS中一直很困难，因为它们与微流体设备不兼容。

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这种成功的整合部分是通过将系统设计为具有开放的顶部和具有用于培养血管网络的五个通道的下层和用于培养3D培养细胞和用于氧代谢分析的上层来实现的。两层由薄膜隔开。

研究人员用人肺成纤维细胞球体测试了该平台。然后，他们将其应用于癌症类器官，并通过血管网络评估药物给药过程中的氧代谢变化。结果表明，他们的传感器已成功集成到系统中，以提供所需的准确测量。

“我们发现该平台可以将可灌注的血管网络与3D培养细胞相结合，电化学传感器可以以定量、无创和实时的方式检测氧代谢的变化，”研究生的通讯作者HitoshiShiku说东北大学工学院和环境研究研究生院。

“生物传感器是实现更多生理药物筛选的非常重要的工具。我们的研究小组为此开发了各种传感器。我们继续扩展可检测分子，并开发更强大和高通量的传感器。”

据研究人员称，未来的研究应该包括解决设备培养过程中球体和类器官变化的方法，以及在比目前可能的更受控的环境中开发可灌注血管网络。虽然研究人员确定了未来研究的下一步，但这项研究的结果有望以前所未有的方式监测可灌注血管网络以进行药物测试。

“这项研究为血管化组织模型开发了氧代谢分析，”Shiku说。“未来应该扩大可检测分子，提高信噪比。”