Оскільки нові чіпи прозорі, дослідники можуть легко спостерігати під мікроскопом за різними реакціями живої тканини на зовнішні подразники, чого важко досягти в разі роботи з цим модельний організм і тим більше - з людиною (фото Felice Frankel).
Почасти живий чіп, що відтворює на клітинному рівні функції органу дихання людини, відкриє нову главу в біомедичних дослідженнях і фармацевтиці. Так вважають його автори - Дональд Інгбер (Donald Ingber), директор інституту біоніки Вайса, його колеги по установі, а також учені з медичної школи Гарварду (Harvard Medical School) і Бостонського дитячого госпіталю (Children's Hospital Boston).
Ключовий елемент легенів - це тришарова мембрана в альвеолах. Вона забезпечує не тільки газообмін, але й ряд інших функцій на зразок активації імунної системи. Складається така мембрана з клітин легень, проникного позаклітинного матриксу і клітин кровоносних капілярів. Саме цей "інтерфейс" і відтворили дослідники всередині мікроканального чіпа.
У ролі матриксу виступила найтонша гумова мембрана з безліччю мікроскопічних отворів. По обидва боки від неї вчені помістили живі людські клітини, відповідно капілярні і клітини легенів. З боку останніх вакуумний насос імітував цикл дихання, а з протилежного боку чіпа вчені пропускали рідина, яка імітує кровотік.
Для створення чіпа-легких довелося поєднати методи комп'ютерної галузі і мікромеханіки з тканинної інженерії (фото Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering).
З боку клітин легенів вчені ввели бактерії E. coli, а з боку штучних капілярів - білі клітини крові. Клітини легенях знайшли бактерії, через пористу мембрану вони активували клітини судин, які, у свою чергу, викликали імунну відповідь. Так білі клітини крові перейшли до повітряній камері і знищили бактерії.
Крім іншого фахівці перевірили вплив на легкі-чіп різних наночастинок, які містяться в деяких продуктах і також є забруднювачами повітря і води.
Так виявилося, що механічний процес дихання збільшує поглинання таких часток стінками легенів і багато з частинок переходять з повітряного каналу в кров. Деякі частинки викликали у живих клітин в приладі перевиробництво вільних радикалів і запалення. Раніше такі ефекти дослідники могли спостерігати лише на лабораторних тваринах (ілюстрація Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering). Творці чіпа запевняють, що перевірка впливу на легені людини токсинів або, навпаки, ліків з новим чипом виявиться більш швидкою і менш дорогою, ніж з старими методами. У планах: випробування нового чипа на газообмін між кров'ю і повітрям, а також створення аналогічних чіпів - імітаторів шлункового тракту та кісткового мозку. Пізніше вчені спробують об'єднати декілька таких пристроїв, зробивши крок до модельного "організму на чіпі".
