Mikrofluidik skulle kunna möta ett växande behov av alternativ till djurförsök för utveckling av läkemedel och kosmetika. Ett tvärvetenskapligt team, ledd av Zhiping Wang från A*STAR Singapore Institute of Manufacturing Technology, och Paul Bigliardi från A*STAR Institute of Medical Biology, har tagit fram en skalbar enhet i kreditkortsstorlek som samtidigt underlättar hudcellsodling och testning.

Toppmoderna alternativ till djurförsök är beroende av rekonstruerad hud. Dock, dessa tredimensionella vävnadsmodeller genereras vanligtvis från statiska cellkulturer på en kollagenmatris som lätt krymper. "När kollagen drar ihop sig, vi vet inte om föreningar som undersöks går genom huden eller genom luckor mellan enheten och huden under permeationstester, " förklarar Gopu Sriram, en av huvudförfattarna. För att lösa dessa problem, forskarna utvecklade en metod för att odla hud på en matris med hjälp av proteinet fibrin, förhindrar hudkontraktion. Huden odlas direkt i mikrofluidanordningen där testerna utförs, utan ytterligare manipulation eller överföring.

Hud odlad i den mikrofluidiska enheten uppvisade förbättrad mognad av epidermis, det översta skyddande lagret av huden. Detta översattes till en nästan tvåfaldig ökning av epidermistjockleken jämfört med vanliga hudekvivalenter. "Denna förbättrade epidermis korrelerade med lägre kemisk permeabilitet än i konventionella system, säger Yuri Dancik, en annan huvudförfattare. "Jämfört med konventionell hudrekonstruktion, skin-on-chip-plattformen erbjuder bättre hudmorfologi och prestanda, när det gäller barriärfunktion, ", tillägger Wang. Det kan också underlätta nedströmsanalyser med kommersiellt tillgängliga hudekvivalenter eller naturlig hud.

Enligt Massimo Alberti, en annan huvudförfattare, dessa förbättringar härrör från användningen av mikrofluidik. Under statiska förhållanden, näringsämnen och medium diffunderar passivt genom huden. Däremot i mikrofluidchipet, ett kontinuerligt flöde genererar tryck som driver odlingsmediet genom matrisen och kan fungera som en "stressor för cellerna och den extracellulära matrisen, som också kan aktivera några mekaniskt utlösta signalvägar, "säger han. Denna stimulering främjar också bildandet av ett överlägset basalmembran, ett "kardborreliknande proteinlager som förankrar epidermis till bindväven som kallas dermis, säger Sriram.

Förutom att automatisera deras system, forskarna arbetar för närvarande med att förbättra sin modell för att bättre efterlikna naturlig mänsklig hud. De planerar att öka komplexiteten i deras modell genom att lägga till immunceller och förbättra dess barriärfunktion. De optimerar också mikrofluidanordningen genom att simulera blodflödesdynamik och genomföra ytterligare mikromiljökontroller "för att främja förhållanden som kommer att föra systemet närmare människans hud, säger Alberti.