Дослідники із Інституту інтегрованих клітинних матеріалів (Університет Кіото) розробили пристрій, який розподіляє рідину по клітинам рогівки аналогічно слізній плівці, яка розподіляється під час кліпання очима. Вчені сподіваються, що їх розробки, освітлені в журналі Lab on a Chip, допоможуть у розробці і тестуванні офтальмологічних препаратів, а також дадуть змогу додатково зрозуміти шляхи впливу кліпання на поверхню рогівки.

Рогівка це прозорий “диск”, який покриває центральну поверхню ока. Вона виступає захисним бар’єром від пилу, мікробів та інших потенційно пошкоджуючих агентів.

На сьогодні, одним із способів тестування препаратів, які застосовуються в офтальмології, є їх інстиляція в очі кроликів. Але кролики кліпають значно менше, аніж люди, тому у препаратів є значно більше шансів проникнути у рогівку кролика та потрапити в очі. Іншим варіантом для тестування є використання крихітних лунок із клітинами людської рогівки. Але і в такому випадку, клітини не піддаються умовам нормального середовища живого людського ока.

Фармацевтичний вчений Університету Кіото Rodi Abdalkader та мікро-інженер Ken-ichiro Kamei співпрацювали, щоб розробити пристрій, який би подолав ці проблеми. На 3D принтері вони створили прилад, який складається із чотирьох верхніх та чотирьох нижніх каналів, розділених прозорою пористою мембраною із поліестеру. Через 7 днів вони утворюють бар’єр із клітин, який розділяє верхні та нижні канали. Потім через пристрій пропускається рідина, щоб емулювати тиск, який спричиняється з однієї поверхні рогівки кліпанням повік, а з іншої – внутрішньоочною рідиною.

A. Дизайн верхнього та нижнього каналів. В. Процес виготовлення: 1. Додавання PDMS та затвердівання протягом ночі за температури 80°C. 2. Інтеграція PET мембран між верхніми та нижніми каналами. 3. Зклеювання із обробкою коронним розрядом. 4. Фінальний вигляд пристрою.

Цікавою є знахідка, що такий рух змінив форму клітин і збільшив продукцію філаментів, які відомі тим, що підтримують еластичність та гнучкість клітин.

“Було дійсно цікаво виявити, що подразник, який симулює кліпання очима, має дійсний біологічний вплив на ці клітини”, – сказав Abdalkader. “Ми увесь час часто і несвідомо кліпаємо. І з кожним таким морганням рогівковий бар’єр відчуває напругу, яка змушує захисну систему рогівки продукувати волокнисті філаменти, такі як кератини, щоб подолати наслідки стресу”.

Але пристрій не лише імітує моргання людини, використовуючи людські клітини, а ще й дозволяє тестувати чотири різні зразки в однакових умовах одночасно. “Ми віримо, що ця платформа прокладе шлях для поліпшення розвитку очних препаратів, та подальших досліджень впливу напруги, спричиненої кліпанням, на поверхню ока”, – каже Abdalkader.

Додаткові матеріали ви можете знайти за посиланням: http://www.rsc.org/suppdata/c9/lc/c9lc01256g/c9lc01256g1.pdf

Оригінальна стаття була опублікована на сайті Kyoto University’s Institute for Integrated Cell-Material Sciences (iCeMS) 24 березня 2020 року.