Mikrovaskulaturen (blodkärlssystem i organ) som bildas inuti chipet. Upphovsman:Joe Vittorio
Organ-on-a-chip-teknik används för att utveckla 3D-modeller som gör det möjligt för forskare i södra Australien att undersöka effekten av strålbehandling på kroppens vävnader.
University of South Australia biomedicinska ingenjör professor Benjamin Thierry leder en studie med forskare från Harvard University som använder mikrofluidtekniken för att testa effekterna av olika nivåer och typer av strålning.
Ett mikrofluidiskt cellodlingschip efterliknar nära strukturen och funktionen hos små blodkärl och finns i en engångsanordning med storleken på en glasskiva.
Hittills, forskare har förlitat sig på att testa strålbehandling på celler i en tvådimensionell miljö på en bild.
Professor Thierry sa att organ-on-a-chip-tekniken kan minska behovet av djurstudier och irrelevant invitroarbete, som båda hade stora begränsningar.
"Ett viktigt resultat av studien är att endotelceller som odlas i standard 2-D-kulturen är betydligt mer radiokänsliga än celler i 3D-kärlnätet. Detta är viktigt eftersom vi måste balansera effekten av strålning på tumörvävnader samtidigt som vi bevarar friska, "Sade Prof Thierry.
Resultaten, publicerad i Avancerad materialteknik , kommer att tillåta forskare att fullt ut undersöka hur strålning påverkar blodkärl och - snart - alla andra känsliga organ.
"Den mänskliga mikrovaskulaturen (blodkärlssystem i organ) är särskilt känslig för strålbehandling och modellen som används i denna studie kan potentiellt leda till effektivare behandlingar med färre biverkningar för cancerpatienter, "Sade Prof Thierry.
UniSA bioingenjör Dr Chih-Tsung Yang, den första författaren till studien, bilden med mikrofluidisk cellodlingschip i förgrunden. Upphovsman:Joe Vittorio
Mer än hälften av alla cancerpatienter får strålbehandling minst en gång under behandlingen. Även om det botar många cancerformer, biverkningarna kan vara brutala och ibland leda till akut organsvikt och långvarig kardiovaskulär sjukdom.
Prof Thierrys team, inklusive University of South Australia Future Industries Institute kollega Dr. Chih-Tsung Yang och Ph.D. student Zhaobin Guo, arbetar i nära samarbete med Royal Adelaide Hospital och Harvard University's Dana-Farber Cancer Institute med stöd av Australian National Fabrication Facility.
"Bättre förståelse av effekten av strålbehandling på blodkärl i organ - och mer allmänt på friska vävnader - är viktigt, särskilt när extremt höga doser och typer av strålning används, "Dr Yang sa.
Forskarnas nästa steg är att utveckla body-on-chip-modeller som efterliknar nyckelorganen som är relevanta för en specifik cancertyp.
South Australian-noden i Australian National Fabrication Facility (ANFF-SA) är en av åtta universitetsbaserade knutpunkter runt Australien, som finansieras av Commonwealth och statsregeringar, CSIRO och deltagande universitet.
Kompletterar University of South Australias Future Industries Institutes forskningsinfrastruktur på sitt Mawson Lakes campus, ANFF-SA startade för ett decennium sedan som specialiserat sig på mikrofluidik.
Även om detta fortfarande är en viktig styrka, ANFF-SA:s expertis har vuxit till att omfatta lab-on-a-chip-teknik, avancerad avkänning, funktionella beläggningar och separationsvetenskap.
Produkter som utvecklats under de senaste åren inkluderar en mikrofluidisk enhet som erbjuder genmodifierad cellterapi, en icke-invasiv anordning för att testa urin för förekomst av cancer i urinblåsan, en mikronål för en blodprovningsplattform i hemmet och ett mikrofluidiskt chip för högvärdigt mineralutvinning.
