Ludzie, którzy spędzają osiem lub więcej godzin dziennie wpatrując się w ekran komputera mogą zauważyć zmęczenie lub wysuszenie oczu. Jeżeli warunki te są wystarczająco poważne może dojść do rozwoju Zespołu Suchego Oka (DED, Dry Eye Disease).

Sztuczne oko umieszczone na chipie wraz z mrugającą powieką pomaga naukowcom i twórcom leków w lepszym zrozumieniu i leczeniu DED. Badanie, opublikowane w Nature Medicine określa dokładność układu Eye-on-a-Chip jako modelowego narządu i demonstruje jego przydatność do testowania leków.

W swoim badaniu Huh i Seo skupili się na zaprojektowaniu modelu oka, który mógłby naśladować zdrowe oko i oko chorujące na DED, co umożliwiłoby im przetestowanie eksperymentalnego leku bez uszczerbku na zdrowiu.

Niezastąpiony biodruk 3D

Aby skonstruować układ oka znajdującego się na chipie zespół Huha zaprojektował przy użyciu druku 3D porowate rusztowanie o wielkości dziesięciocentówki i kształcie soczewki kontaktowej, na której hodowane są ludzkie komórki oka. Komórki rogówki znajdują się na wewnętrznym kręgu rusztowania, barwione na żółto, a komórki spojówki rosną na otaczającym kole czerwonym. Płytka żelatyny działa jak powieka, mechanicznie przesuwając się po oku w takim samym tempie jak ludzkie mrugnięcie. Barwiona na niebiesko powieka rozprowadza po sztucznym oku łzy dostarczane kanałem łzowym.

„Z inżynieryjnego punktu widzenia ciekawie było pomyśleć o możliwości naśladowania dynamicznego środowiska mrugającego ludzkiego oka. Mruganie służy do rozprowadzania łez i generowania cienkiego filmu, który utrzymuje nawodnioną powierzchnię oka. Pomaga również utworzyć gładką powierzchnię refrakcyjną do przepuszczania światła. To była kluczowa cecha powierzchni oka, którą chcieliśmy zachować w naszym urządzeniu ”, mówi Huh.

Dobrze zapowiadające się wyniki badań

Zespół odtworzył warunki DED w swoim oku na chipie zmniejszając częstotliwość sztucznego mrugania o połowę i ostrożnie tworząc zamknięte środowisko, które symulowało wilgotność w warunkach rzeczywistych. 

Porównując wyniki testów swoich modeli zdrowego oka, oka z DED i oka z DED z badanym dodatkiem, Huh i Seo byli w stanie pogłębić wiedzę naukowców na temat działania leku i pokazać jego efektywność w leczeniu DED.

Publikacja ta idealnie pokazuje interdyscyplinarne wyzwania nowoczesnych modeli lab-on-chip. Projekt  Blinking Eye-on-a-chip w jednej konstrukcji łączy biodruk 3D, inżynierię tkankową z mikrofluidyką, druk 3D i automatykę.

Szczegółowe informacje na temat eye-on-a-chip znajdziesz tutaj.