오르간온어칩

Organ-on-a-chip

OOC(Organ-on-a-chip)는 인공장기의 일종인 전체 장기 또는 기관 시스템의 활동, 역학, 생리학적 반응을 시뮬레이션하는 다중 채널 3D 마이크로유체 세포 배양 회로(칩)이다.[1] 그것은 바이오-MEMS에서 보다 정확히 말하면 중요한 바이오의약품 공학 연구의 주제를 구성한다. LOCs(Labs-on-chips)와 세포 생물학의 융합은 시험관내 다세포 인간 유기체의 새로운 모델을 도입하면서 장기 고유의 맥락에서 인간 생리학을 연구할 수 있게 되었다. 언젠가, 그들은 약물 개발과 독소 테스트에서 동물들의 필요성을 폐지할 것이다.

비록 여러 출판물이 장기 기능을 이 인터페이스로 번역했다고 주장하지만, 이 미세 유체 응용으로의 움직임은 아직 초기 단계에 있다. 장기 온 칩은 다양한 연구자들 사이에서 디자인과 접근방식에 따라 다를 것이다. 이와 같이, 이러한 시스템의 검증과 최적화는 긴 과정이 될 것 같다. 미세유체 장치로 시뮬레이션 된 장기로는 뇌, 폐, 심장, 신장, 간, 전립선, 혈관(화관), 피부, 뼈, 연골 등이 있다.

그럼에도 불구하고 유효한 인공 장기를 만들려면 정확한 세포 조작뿐만 아니라 어떤 사건에 대한 인간의 근본적인 복잡한 반응에 대한 세밀한 이해가 필요하다. 장기 온 찹의 공통적인 관심사는 시험 중 장기의 절연에 있다. 신체는 생리적 과정의 복잡한 네트워크로, 하나의 장기를 시뮬레이션하는 것을 어렵게 만든다.[1] 미세조립, 마이크로전자 및 마이크로유체학은 정확한 시뮬레이션 조건 하에서 정교한 체외 생리적 반응을 모델링할 수 있는 가능성을 제공한다.

장기 칩의 개발은 인간 바이러스 감염의 복잡한 병리학 연구를 가능하게 했다. 바이러스성 간염 연구를 가능케 한 간칩 플랫폼이 대표적이다.[2]

랩온칩

lab-on-a-chip은 속이 빈 마이크로 유체 채널에서 입자를 취급하는 하나의 칩에 하나 또는 여러 개의 실험실 기능을 통합한 장치다. 그것은 10년 넘게 개발되어 왔다. 그러한 소규모로 입자를 취급할 때 장점으로는 유체 용량 소비량 감소(시약 비용 절감, 폐기물 감소), 기기의 휴대성 증가, 공정 제어 증가(열화학 반응 가속화), 제조 비용 감소 등이 있다. 또한 미세유체 흐름은 전체적으로 층류(즉, 난류 없음)이다. 결과적으로, 하나의 텅 빈 채널에서 이웃 하천들 사이에 혼합이 사실상 없다. 세포 생물학 융합에서, 유체의 이 희귀한 특성은 화학적 자극에 반응하는 세포 운동성, 줄기세포 분화, 액손 유도, 생화학 신호의 세포 미만 전파 및 배아 발달과 같은 복잡한 세포 행동을 더 잘 연구하기 위해 이용되었다.[3]

3D 셀-컬처 모델에서 OOC로 전환

3D 세포 문화 모델은 더 높은 수준의 세포 분화와 조직 구성을 촉진하여 2D 배양 시스템을 능가한다. ECM 겔의 유연성이 형태 변화와 셀-셀 연결을 수용하기 때문에 3D 문화 시스템이 더 성공적이다. 이전에는 견고한 2D 문화 기판에 의해 금지되었다. 그럼에도 불구하고, 심지어 세계 최고의 3D문화 모델들은 많은 aspects,[3]에tissue-to-tissue 인터페이스(예:상피와 혈관 내피), 화학 물질의 시공의 경사, 그리고 기계적으로 적극적인 microenvironments(예를 들어 temperatu에 동맥의 혈관 수축과 혈관 확장제 반응을 포함한 조직의 세포 특성 따라 하는 데 실패한다.레 미분). 장기 온 칩에 미세유체학을 적용하면 실행 가능한 3D 조직 구조 전반에 걸쳐 영양소와 기타 수용성 단위의 효율적인 이동과 분배를 가능하게 한다. 장기 온 칩은 전체 생물 기관의 생물학적 활동, 동적 기계적 특성 및 생화학적 기능성을 모방하는 3D 세포-문화 모델의 다음 물결로 언급된다.[1]

장기

브레인온어칩

뇌-온-아-칩 장치는 1) 배양 생존성을 향상시키고 2) 고투과 검진을 지원하며 3) 생체내/외부 장기 수준의 생리 및 질병 모델링 4) 미세유체 소자의 높은 정밀도와 튜닝성을 추가하여 신경과학과 미세유체학 사이의 인터페이스를 만든다.[4][5] 뇌-온-어-칩 장치는 세포 배양 방법론의 관점에서 여러 단계의 복잡성에 걸쳐 있다. 기기는 기존의 2D 세포 배양에서부터 3D 조직까지 다양한 플랫폼을 유기형 뇌 조각의 형태로 만들어 졌다.

유기형 뇌 조각 개요

유기형 뇌 슬라이스는 체내 생리학을 추가 처리량과 광학적 이점을 통해 복제해 미세유체 소자와 잘 결합하는 체외 모델이다.[4] 뇌 조각은 조직 구조가 보존되고 다세포 상호작용이 여전히 일어날 수 있다는 점에서 일차 세포 배양보다 이점이 있다.[6][7] 슬라이스를 급성(슬라이스 수집 후 6시간 미만)으로 사용하거나 나중에 실험용으로 배양할 수 있기 때문에 유연하게 사용할 수 있다. 유기형 뇌 조각은 몇 주 동안 생존 가능성을 유지할 수 있기 때문에 장기적 효과를 연구할 수 있다.[6] 또한 슬라이스 기반 시스템은 세포외 환경을 정밀하게 제어하여 실험적인 접근을 제공하므로, 질병과 신경병리학적 결과의 상관관계에 적합한 플랫폼이 된다.[7] 한 뇌에서 약 10~20개의 슬라이스를 추출할 수 있기 때문에, 동물의 사용량은 체내 연구에 비해 현저하게 감소한다.[6] 유기형 뇌 조각은 여러 동물 종(예: 쥐)에서 추출하여 배양할 수 있지만, 인간에게도 배양할 수 있다.[8]

적용들

미세유체 장치는 문화의 생존성을 향상시키기 위해 유기체 조각과 짝을 이루었다. 유기성 뇌 조각을 배양하는 표준 절차(두께 약 300미크론)는 반기층막을 이용해 공기중 접점을 만들지만 이 기법은 영양소와 용존가스의 확산 한계를 초래한다.[9] 미세유체계는 이러한 필수 영양소와 기체의 층류 흐름을 도입하기 때문에 수송이 개선되고 조직 생존성이 높아질 수 있다.[5] 브레인 온 어 칩 플랫폼은 표준 슬라이스를 유지할 수 있을 뿐 아니라 두께로 인해 상당한 이동 장벽에도 불구하고 더 두꺼운 브레인 슬라이스(약 700 마이크론)를 성공적으로 배양할 수 있게 했다.[10] 두꺼운 슬라이스가 더 많은 네이티브 조직 구조를 유지하므로, 이는 뇌-온-오-칩 장치가 세포의 생존성을 희생시키지 않고 더 많은 " 생체내 유사" 특성을 달성할 수 있게 한다. 미세유체 장치는 2D 및 슬라이스 배양액 모두에서 고투과 스크리닝과 독성학적 평가를 지원하여 뇌를 대상으로 한 새로운 치료법의 개발로 이어진다.[4] 한 장치는 교모세포종(인간 뇌암의 가장 흔한 형태)에서 피타바스타틴과 이리노테칸 약물을 결합하여 검사할 수 있었다.[11] 이러한 선별 접근방식은 뇌를 치료할 때 약물이 극복해야 하는 중요한 장애물인 혈액-뇌 장벽(BBB)의 모델링과 결합되어 이 장벽에 걸친 약물 효능이 시험관내 연구될 수 있도록 했다.[12][13][14] 미세유체 탐침은 높은 국부적 정밀도로 염료를 공급하기 위해 사용되어 왔으며, 약물 용도에 있어 국소적 미세 주입을 위한 길을 열었다.[15][16] 미세유체 소자는 광학적 접근성으로 설계될 수 있기 때문에, 이것은 또한 특정한 지역이나 개별 세포에서 형태학과 과정을 시각화할 수 있게 한다. 뇌-온-아칩 시스템은 알츠하이머병, 파킨슨병, 다발성 경화증과 같은 신경 질환에서 장기 수준의 생리학을 기존의 2D와 3D 세포 배양 기법으로 보다 정확하게 모델링할 수 있다.[17][18] 이러한 질병을 체내 상태를 나타내는 방법으로 모델링하는 능력은 치료법과 치료법의 번역을 위해 필수적이다.[5][4] 또한 뇌 조직 조각의 암에 대한 바이오마커 검출과 같은 의료 진단에 브레인 온 어 칩 장치가 사용되어 왔다.[19]

제한 사항

브레인온어칩 장치는 작은 채널을 통한 흐름으로 인해 세포나 조직에 전단 응력을 유발할 수 있으며, 이는 세포 손상을 초래할 수 있다.[5] 이 작은 채널들은 또한 흐름을 방해하고 잠재적으로 세포 손상을 야기할 수 있는 기포의 트랩에 민감성을 도입한다.[20] 뇌-온-아-칩 장치에 PDMS(폴리디메틸실록산)를 널리 사용하는 것은 몇 가지 단점이 있다. 비록 PDMS는 싸고, 유연하며, 투명하지만, 단백질과 작은 분자들은 그것에 흡수될 수 있고, 나중에는 통제되지 않는 속도로 거품이 일 수 있다.[5]

구트온어칩

인간의 내트온어칩에는 내장의 상피세포가 줄지어 있는 유연 다공성 세포외 매트릭스(ECM) 코팅 막으로 분리된 두 개의 마이크로 채널이 들어 있는데, 이는 장내 장벽으로 광범위하게 사용되어 왔다.[21][22] Caco-2 세포는 내장의 보호 및 흡수성 성질의 모델을 나타내는 인간 대장선두정종인 부모 세포의 자발적 분화 하에서 배양된다.[21] 마이크로 채널은 폴리디메틸실록산(PDMS) 폴리머로 제작된다.[22] 내장의 미세 환경을 모방하기 위해, 페리스탈시스 같은 유체 흐름이 설계된다.[22] 주 셀 채널 빌레이어 양면을 따라 진공 챔버의 흡수를 유도함으로써, 스트레칭과 이완의 주기적인 기계적 변형력이 내장의 행동을 모방하도록 개발된다.[22] 나아가 세포는 자연발생적인 빌루스 형태생성과 분화를 겪으며, 이는 장세포의 특성을 일반화한다.[22][23] 3차원 빌리 비계 아래에서는 세포가 증식할 뿐만 아니라 신진대사 활동도 강화된다.[24]

구강 투여는 약물 투여의 가장 흔한 방법 중 하나이다. 그것은 환자들, 특히 외래환자들이 급성 약물 반응을 경험할 가능성을 최소화하고 대부분의 경우 무통으로 약을 자가 투여할 수 있게 해준다. 그러나 체내에서 약물의 작용은 첫 번째 패스 효과에 크게 영향을 받을 수 있다. 인간의 소화계에 중요한 역할을 하는 내장은 약물의 화학적, 생물학적 성질을 선택적으로 흡수함으로써 약물의 효능을 결정한다.[25] 신약 개발에는 비용과 시간이 많이 들지만, Gut-on-a-chip 기술이 높은 처리량을 달성한다는 사실은 연구 개발 비용과 신약 개발 시간을 현저히 줄였다.[26]

염증성 장질환 모델링(IBD)

염증성 장질환(IBD)의 원인이 규명되기 어렵지만 그 병태생리학은 장내 미생물(microbiota)을 포함한다.[27] IBD를 유도하는 현재의 방법은 Caco-2를 활성화하기 위해 염증 신호를 사용하고 있다. 장내 상피에는 장벽 기능이 저하되고 사이토카인 농도가 증가한 것으로 나타났다.[26] 굿온어칩은 약물 운반, 흡수 및 독성, 병원체 연구 및 미세 환경 전반의 상호작용에 대한 잠재적 개발을 평가할 수 있도록 했다.[28]

방사선 유도 세포 손상 모델링

이 칩은 세포와 조직 수준 모두에서 부상을 요약하면서 체외 장에 대한 인간의 방사선 유발 부상을 모형화하는 데 사용되었다. 부상은 점액 생산의 거주, 마을 번영의 촉진,[29] 마이크로빌리의 왜곡을 포함한다.

폐온아칩

폐온-칩의 도식화. 가운데의 막은 두 개의 측면 챔버의 진공에 의해 늘어나게 할 수 있다.
주요 기사: 폐온아칩

폐-온-어-칩은 기존 시험관내 치경-모세관 인터페이스 모델의 생리학적 관련성을 개선하기 위해 설계되고 있다.[30] 그러한 다기능 마이크로 기기는 인간 치경-모세관 인터페이스(즉, 살아있는 폐의 기본 기능 단위)의 주요 구조, 기능 및 기계적 특성을 재현할 수 있다.

하버드대 위스스생명공학연구소의 허동은 PDMS로 만들어진 얇은(10µm) 다공성 유동막으로 분리된 두 개의 촘촘하게 부착된 마이크로 채널이 포함된 시스템을 제작했다고 설명했다.[31] 배양세포는 세포막 양쪽에서 재배되었는데, 한쪽은 인간 폐색상피세포, 다른 한쪽은 인간 폐색소혈관 내피세포였다.

채널의 구획화는 상피층 표면으로 세포와 영양분을 전달하는 유체로서의 공기의 흐름을 용이하게 할 뿐만 아니라 중간 채널과 측면 채널 사이에 압력 차이가 존재하게 한다. 사람의 호흡기 주기에서 정상적인 영감이 일어나는 동안에는 경막내 압력이 감소하여 폐포도 확장을 유발한다. 공기가 폐 속으로 빨려들어가면서 모세혈관의 치골 상피와 결합된 내피들이 늘어나게 된다. 진공이 측면 채널에 연결되기 때문에 압력 감소로 인해 중간 채널이 확장되어 다공성 막이 확장되고 이후 전체 치경-모세관 인터페이스가 확장된다. 막의 스트레칭 뒤에 있는 압력 구동 동적 운동(약 10%로 평가됨)은 이 장치의 정적 버전과 비교할 때 다공성 막 전체에 걸친 나노입자 변환 속도를 현저하게 증가시킨다.

장치의 생물학적 정확도를 완전히 검증하려면 전체 기관의 반응을 평가해야 한다. 이 경우, 연구자들은 세포에 다음과 같은 부상을 입혔다.
폐 염증 반응은 다단계 전략을 수반하지만 상피 세포의 증가와 사이토카인의 초기 반응 방출과 함께 인터페이스는 백혈구 접착 분자의 수를 증가시켜야 한다.[32] 허씨의 실험에서 폐염은 강력한 소염 중재자가 들어 있는 매체를 도입해 시뮬레이션했다. 부상이 발생한 지 불과 몇 시간 후에, 순환 스트레인에 시달리는 미세유체 장치의 세포들은 앞서 언급한 생물학적 반응에 따라 반응했다.
  • 폐 감염
살아있는 E-coli 박테리아는 이 시스템이 박테리아 폐 감염에 대한 선천적인 세포 반응까지 어떻게 흉내낼 수 있는지를 증명하기 위해 사용되었다. 그 박테리아는 치경상피세포의 표면으로 소개되었다. 몇 시간 안에 치경구획에서 중성미자가 검출되었는데, 이는 다공성 막이 박테리아를 패고세포화시킨 혈관 마이크로 채널에서 전이되었다는 것을 의미한다.

또한 연구원들은 이 폐온 칩 시스템의 잠재적 가치가 독성학 용도에 도움이 될 것이라고 믿는다. 나노입자에 대한 폐반응을 조사함으로써, 연구자들은 특정 환경의 건강 위험에 대해 더 많이 알게 되고, 이전에 지나치게 단순화된 체외 모델을 수정하기를 희망한다. 마이크로유체성 폐온-칩은 살아있는 인간 폐의 기계적 특성을 더 정확하게 재현할 수 있기 때문에, 그것의 생리학적 반응은 트랜스웰 배양 시스템보다 더 빠르고 정확할 것이다. 그럼에도 불구하고, 발표된 연구는 폐온아칩의 반응이 아직 토종 치경상피세포의 반응을 완전히 재현하지 못한다는 것을 인정한다.

하트온어칩

과거 생체 내 심장 조직 환경을 복제하려는 노력은 수축성과 전기생리학적 반응을 모방할 때의 어려움으로 인해 어려운 것으로 입증되었다. 그러한 특징들은 체외 실험의 정확성을 크게 높일 것이다.

미세유체학은 이미 심박수를 조절하는 전기적 자극을 생성하는 심장근육세포에 대한 체외 실험에 기여했다.[33] 예를 들어, 연구원들은 심장 세포의 신진대사를 전기 화학적으로 그리고 광학적으로 감시할 도구로서 센서와 자극 전극에 정렬된 일련의 PDMS 마이크로 챔버를 만들었다.[34] 또 다른 연구실 온 어 칩은 PDMS의 미세유체 네트워크를 평면 마이크로전극체와 결합시켰는데, 이번에는 단일 성체 무린 심근 세포에서 나오는 세포외 전위를 측정하기 위해 이 네트워크를 사용했다.[35]

보고된 심장-온-아-칩 설계는 "층 심근의 계층적 조직 구조를 복제하는 구조에서 구조-기능 관계를 측정하는 효율적인 수단"[36]을 구축했다고 주장한다. 이 칩은 심장 조직으로 만들어진 수축기구에 있는 근세포의 정렬과 유전자 발현 프로파일(형태와 세포 구조 변형의 영향을 받는 것)이 심장 수축성에서 생성되는 힘에 기여한다고 판단한다. 이 심장-온-아칩은 바이오 하이브리드 구조물이다: 공학적 비등방성 심실 심근은 탄성계 박막이다.

이 특정 미세유체 장치의 설계 및 제작 과정은 먼저 기질이 원하는 모양을 윤곽선으로 윤곽선을 그리는 것과 같은 테이프(또는 보호필름)로 유리 표면의 가장자리를 덮는 과정을 수반한다. 그런 다음 PNIPA의 스핀 코팅 레이어를 적용한다. 용해 후 보호막이 벗겨져 PNIPA의 독립체가 된다. 최종 단계에는 커버 슬립 위로 PDMS의 보호 표면의 스핀 코팅과 경화가 포함된다. 근력박막(MTF)은 PDMS의 얇고 유연한 기질에 심근 단열체를 설계할 수 있도록 하고,[37] 2D 세포 배양액을 적절하게 시드하기 위해 PDMS 표면에 섬유소절벽(brick wall) 패턴을 배치하기 위해 마이크로컨택 인쇄 기법을 사용했다. 일단 기능화된 기질에 심실 근세포가 씨앗을 뿌리고 나면, 섬유소 세포 패턴은 비등방성 단열체를 생성하기 위해 이들을 향하게 된다.

박막을 직사각형 모양의 톱니와 함께 두 줄로 자르고 이후 욕조에 전체 장치를 배치한 후, 전극이 자기장 자극을 통해 근세포의 수축을 자극하여 MTF의 스트립/티치를 곡선 처리한다. 연구진은 입증된 칩을 "스트레스, 전기생리학 및 세포 구조의 정량화를 위한 플랫폼"[36]으로 검증하면서 수축기 주기 동안 조직 응력과 MTF 스트립의 곡률 반경 사이의 상관관계를 개발했다.

연구자들이 2D 세포 배양에 초점을 맞춘 반면,[38][39][40] 3D 세포 구성은 인체에서 일어나는[42] 생체 내 환경과[41] 상호작용(예: 세포 대 세포)을 더 잘 모방한다. 따라서 독성학이나[43] 약물에 대한 반응과 같은 연구의 유망한 모델로 여겨진다.[42] Chen 등의 연구를 바탕으로 상층 채널이 전단 응력 하에서 VEC와 함께 흐르는 3D PDMS-유리 미세유체 소자, 모공이 균일한 멤브레인,[44] VIC-하이드로겔이 함유된 하단 채널을 통해 판막 내피/간격 세포(VEC/VICs)의 상호작용을 연구한다.[44] VEC는 전단 응력에 의한 억제를 강화하여 병적인 VIC 근피브로블라스트의 분화를 억제하는 것으로 검증된다.[44]

또 다른 PDMS 3D 마이크로유체 심장-온-어-칩 설계를[42] 측정하여 단축 주기적 기계적 균주의 10%~15%를 생성한다. 이 장치는 PDMS의 좌굴을 피하기 위해 케이징용 기둥을 매달아 놓은 세포배양과 비계 기둥을 가진 작동실로 구성되며, 심장주기 압력신호 모조품으로 구성된다.[42] 이 설계에 의해 자극을 받은 신생아 랫드 마이크로 엔지니어링 심장 조직(μECTs)은 비절연 제어에 비해 동기식 박동, 증식, 성숙 및 생존성이 향상되었음을 보여준다.[42] 인간 유도 만능줄기세포유래심장세포(hiPSC-CM)의 수축률은 ES가 없는 것에 비해 전기 페이싱 신호(+ES)가 있을 때 심장 차단 치료제인 이소파드레날린(isoprenaline)이 100배 감소하여 가속도가 붙는 것으로 관찰된다.[42]

3D 미세유체성 심장-온-어-칩 또한 심장질환 연구를 촉진시켰다. 예를 들어 심장비대증 및 섬유증은 전자의[45] 경우 심방내성 펩타이드(ANP), 후자의 경우 성장인자-β(TGF-β)와 같이 기계적으로 자극된 μECT의 각각의 생체마커 레벨을 통해 연구된다.[46] 또한 등혈증에 대한 지식은 행동전위 관측에 의해 얻어진다.[47]

콩팥온어칩

신장세포와 네프론은 이미 미세유체장치에 의해 시뮬레이션 되었다. "이러한 세포 문화는 세포와 장기 기능에 대한 새로운 통찰력으로 이어질 수 있고 약물 검사에 이용될 수 있다."[48] 콩팥 온 칩 장치는 잃어버린 콩팥 기능을 위한 인공 치환과 관련된 연구를 가속화할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 요즘 투석은 일주일에 최대 3번까지 클리닉에 가야 한다. 더 이동 가능하고 접근하기 쉬운 형태의 치료는 환자의 전반적인 건강을 증가시킬 뿐만 아니라(치료 빈도를 증가시킴으로써), 전체 과정이 더 효율적이고 견딜 수 있게 될 것이다.[49] 인공 신장 연구는 미세유체학, 소형화 및 나노기술과 같은 혁신적인 분야를 통해 이동성, 마모성 및 아마도 이식 능력을 기기에 도입하기 위해 노력하고 있다.[50]

네프론온어칩

네프론은 신장의 기능단위로 글루머룰루스와 관성분으로 구성되어 있다.[51] MIT 연구진은 네프론의 글루머룰루스, 근위부 경련관, 헨리의 루프 등의 기능을 복제하는 생체 인공 장치를 설계했다고 주장한다.

기기의 각 부분은 고유한 설계를 가지며, 일반적으로 막으로 분리된 두 개의 미세조립 층으로 구성된다. 미세유체장치의 유일한 입구는 혈액샘플을 위해 설계되었다. 네프론의 글루머룰루스' 부분에서, 이 막은 모세 세포의 벽을 통해 특정 혈액 입자를 허용하는데, 내피, 지하막, 상피 세포에 의해 구성된다. 모세혈관에서 보우만의 공간으로 여과되는 액체를 여과물 또는 일차 소변이라고 한다.[52]

관골에서는 소변 형성의 일부로서 여과물에 어떤 물질이 첨가되고, 어떤 물질은 여과물 밖으로 다시 흡수되어 다시 혈액 속으로 들어간다. 이 관의 첫 번째 부분은 근위부 경련된 관이다. 이곳은 영양학적으로 중요한 물질들의 거의 완전한 흡수가 이루어지는 곳이다. 기기에서 이 구간은 직선 채널에 불과하지만, 여과물로 가는 혈액 입자는 앞서 언급한 막과 신장 근위부 관상세포 층을 교차해야 한다. 관의 두 번째 부분은 소변에서 물과 이온의 재흡수가 일어나는 헨리의 루프다. 이 장치의 루프 채널은 헨리의 루프의 역류 메커니즘을 시뮬레이션하기 위해 노력한다. 마찬가지로 헨리의 루프는 각각의 세포 타입이 뚜렷한 전송 특성과 특성을 가지고 있기 때문에 여러 가지 다른 세포 타입을 필요로 한다. 여기에는 내림 사지 세포, 얇은 상승 사지 세포, 두꺼운 상승 사지 세포, 피질 수집 도관 세포, 명수 수집 도관 세포가 포함된다.[51]

생리적 네프론의 전체 여과 및 재흡수 동작에 대한 미세유체 장치의 시뮬레이션을 검증하기 위한 한 걸음은 혈액과 여과물 사이의 이동 특성이 어디에서 발생하며 막에 의해 무엇이 들어오는지와 관련하여 동일하다는 것을 입증하는 것을 포함할 것이다. 예를 들어 물의 수동적 이동의 대부분은 근위부 관골과 하행부 얇은 사지에서 발생하거나 NaCl의 능동적 이동은 근위부 관골과 두꺼운 상승 사지에서 주로 발생한다. 장치의 설계 요건에는 글로머룰루스의 여과 분율이 15-20% 사이에서 변화하거나 근위부 경련관에서의 여과 재흡수가 65-70% 사이에서 변화해야 하며 마지막으로 소변 내 요소 농도(장치의 두 배출구 중 하나에 수집됨)는 200–400 mM 사이에서 변화해야 한다.[53]

최근 한 보고서는 수동 확산 기능을 확립한 하이드로겔 마이크로 유체 소자에 대한 생체모방 네프론을 보여주고 있다.[54] 네프론의 복잡한 생리학적 기능은 혈관과 관개 사이의 상호작용을 기초로 달성된다(둘 다 중공 채널이다).[55] 그러나 기존의 실험실 기법은 보통 3D에서 발생하는 실제 생리학을 재현할 능력이 부족한 페트리디시어 등 2D 구조에 초점을 맞춘다. 따라서, 저자들은 3D 하이드로겔 내부의 기능적, 셀-라이닝적, 관류적 마이크로채널을 제작하는 새로운 방법을 개발하였다. 혈관 내피세포와 신장상피세포는 하이드로겔 마이크로채널 안에서 배양되며 세포 커버리지를 형성해 각각 혈관과 관을 모방한다. 그들은 하이드로겔에 있는 혈관과 관 사이의 작은 유기 분자(보통 약물) 한 개의 수동적 확산을 검사하기 위해 콘코칼 현미경을 채택했다. 그 연구는 재생의학과 약물 검진을 위해 신생리를 흉내낼 수 있는 유익한 잠재력을 보여준다.

간온아칩

간은 신진대사의 주요 기관으로 글리코겐 저장, 적혈구 분해, 특정 단백질과 호르몬 합성, 해독과 관련이 있다.[56] 이러한 기능 내에서 신약개발과 임상시험에 해독반응이 필수적이다. 게다가 다기능성 때문에 간은 여러 가지 질병에 걸리기 쉽고 간질환은 세계적인 난제가 되었다.[57]

개요

간온아칩 장치는 미세유체 기법을 활용해 간기능이 수반되는 복잡한 간엽을 모방해 간계를 시뮬레이션한다. 간온아칩 장치는 연구자들이 비교적 저렴한 비용으로 간의 기능장애와 병원생식에 대해 연구하는데 도움을 줄 수 있는 좋은 모델을 제공한다. 연구자들은 1차 쥐 간세포와 다른 비피질 세포를 사용한다.[58][59][60] 이 코컬쳐 방법은 광범위하게 연구되고 있으며 간세포 생존시간 연장과 간 특이 기능의 수행을 지원하는 데 이로운 것으로 입증되었다.[59] 많은 Liver-on-a-chip 시스템은 특정 설계와 목적에 기초하여 복수의 채널과 챔버를 가진 폴리(디메틸실록산)로 만들어진다.[58][59][60] PDMS는 원재료 가격이 상대적으로 저렴해 인기를 끌었고, 미세유체 소자용으로도 쉽게 성형할 수 있어 인기를 끌고 있다.[61]

적용들

Kane 외 연구진으로부터 나온 하나의 설계는 8*8 소자 유체 유정배열에서 1차 랫드 간세포와 3T3-J2 섬유화합물을 고친다.[58] 각각의 우물은 두 개의 방으로 분리되어 있다. 1차 챔버는 쥐 간세포와 3T3-J2 섬유소블라스트를 포함하고 있으며 세포 접착을 위한 유리로 만들어졌다. 각 1차실은 대사 기질을 공급하고 대사 부산물을 제거하는 미세 유체 네트워크에 연결되어 있다. PDMS의 두께 100µm의 막은 1차실과 2차실을 분리해 2차실을 이산화탄소 10%로 37°C 실내 공기를 관류하는 또 다른 미세유체망에 연결할 수 있게 하고, 쥐 간세포에 대한 공기 교환을 생성한다. 요소와 정상 상태 단백질의 생산은 이 장치가 고투과 독성 연구에 사용할 수 있다는 것을 증명한다.[58]

Kang 외 연구소의 또 다른 디자인은 1차 쥐 간세포와 내피세포들을 치료한다.[59] 단일 채널이 먼저 만들어진다. 간세포와 내피세포는 그 후 장치에 심어져 그 사이에 얇은 마트리겔 층으로 분리된다. 대사 기질과 대사 부산물은 공급되거나 제거될 이 채널을 공유한다. 이후 이중 채널이 만들어지고, 내피세포와 간세포는 기질을 공급하거나 부산물을 제거하기 위한 자체 채널을 갖게 된다. B형간염바이러스(HBV) 복제시험에서 요소 생성 및 양성반응을 통해 간방성 바이러스를 연구할 수 있는 잠재력을 보여준다.[59]

간 온-오-칩에는 몇 가지 다른 용도가 있다. 루 외 연구진은 간 종양 온 칩 모델을 개발했다. 감속 간 매트릭스(DLM)-겔라틴 메타크릴로일(GelMA) 기반 생체모방성 간 종양-온-칩(On-cip)은 더 이상의 항염증 연구에 적합한 설계로 판명되었다.[60] 저우 외 연구진은 간세포와 신호 및 회복에 대한 알코올 손상을 분석했다.[62]

간온아칩은 간 관련 연구에 큰 잠재력을 보여 왔다. 간온 칩 장치의 향후 목표는 유체, 세포 유형, 생존 시간 연장 등 보다 현실적인 간 환경 재점검에 초점을 맞춘다.[59]

전립선온어칩

전립선 상피의 재생은 암 전이에서 핵의 부위가 되는 것을 암시하는 증거에 의해 동기가 부여된다.[63][64] 이러한 시스템은 기본적으로 쥐에서 2개로 배양된 세포의 발달과 그에 따른 3차원 인간 세포 배양에 다음 단계로 기능한다.[65][66] PDMS 개발은 기존의 현미경을 통한 관찰의 용이성뿐만 아니라 조정 가능한 지형, 가스 및 액체 교환의 이점을 제공하는 미세유체 시스템을 만들 수 있게 했다.[67]

그르노블 알페스 대학의 연구원들은 실행 가능한 전립선 상피 모델을 만들기 위한 시도에 그러한 미세유체 시스템을 활용하는 방법론을 개략적으로 설명했다. 접근방식은 상피가 위치한 인체 분비관의 형태학을 모방하여 원통형 마이크로 채널 구성에 초점을 맞춘다.[68][69] 다양한 마이크로채널 직경이 세포 배양 촉진에 성공했다고 평가되었으며, 150~400µm의 직경이 가장 성공적이었다고 관찰되었다. 또한 미세유체 전류의 변화를 통한 물리적 응력이 도입되었음에도 불구하고, 세포 접착은 이 실험 내내 지속되었다.

이러한 구조의 목적은 미세 환경 변화에 대한 세포 반응을 측정하고 전립선 액체의 수집을 촉진하는 것이다.[70][71] 또한 전립선온어칩은 전이 시나리오의 재생을 가능하게 하여 약물 후보자와 다른 치료 접근법을 평가할 수 있다.[72][73] 재사용 가능한 금형 접근방식이 낮은 생산비용을 보장하므로 이 방법의 확장성은 연구자들에게도 매력적이다.[74]

선박온어칩

심혈관 질환은 작은 혈관의 구조와 기능 변화에 의해 발생하는 경우가 많다. 예를 들어 고혈압의 자가 보고율은 그 비율이 증가하고 있음을 시사한다고 2003년 국민건강영양검진 조사에서 밝혔다.[75] 동맥의 생물학적 반응을 시뮬레이션하는 미세유체 플랫폼은 약물 개발 시험 내내 장기 기반 스크린이 더 자주 발생할 수 있을 뿐만 아니라, 작은 동맥의 병리학적 변화 뒤에 숨겨진 근본적인 메커니즘을 포괄적으로 이해할 수 있고 더 나은 치료 전략을 개발할 수 있다. 토론토 대학의 악셀 건터는 그러한 MEMS 기반 장치가 임상 환경(개인화된 의학)에서 환자의 미세 혈관 상태를 평가하는 데 잠재적으로 도움이 될 수 있다고 주장한다.[76]

격리된 저항 혈관의 내적 특성(직경이 30µm에서 300µm 사이인 동맥과 작은 동맥)을 검사하는 데 사용되는 기존 방법에는 압력 근사기법이 포함된다. 그러나 그러한 방법은 현재 수작업으로 숙련된 인력이 필요하며 확장성이 없다. 한 칩의 동맥은 확장 가능하고, 저렴하며, 제조 시 아마도 자동화된 플랫폼에 동맥을 수용함으로써 이러한 몇 가지 한계를 극복할 수 있다.

장기 기반의 미세유체 플랫폼은 연약한 혈관을 고정할 수 있는 실험실 온 어 칩으로 개발되어 저항 동맥 오작동의 결정 요인을 연구할 수 있다.

동맥 미세 환경은 주위 온도, 투과압력, 내강 및 외강 약물 농도가 특징이다. 미세환경으로부터의 복수 입력은 혈관 외벽과 내강벽에 각각 일렬로 늘어선 매끄러운 근육세포(SMC)와 내피세포(EC)에 광범위한 기계적 또는 화학적 자극을 일으킨다. 내피세포는 혈관수축과 혈관수축기 인자를 방출하여 톤을 수정하는 역할을 한다. 혈관 톤은 혈관 내부의 최대 직경에 상대적인 수축 정도를 의미한다.[77] 병원성 개념은 현재 이 미세 환경에 대한 미묘한 변화가 동맥 톤에 뚜렷한 영향을 미치고 말초 혈관 저항을 심각하게 바꿀 수 있다고 믿고 있다. 이 설계의 이면에 있는 엔지니어들은 마이크로 환경 내에서 발견되는 이질적인 주피오템포럴의 영향을 제어하고 시뮬레이션하는 능력에 특정한 강점이 있다고 믿지만, 반면 근거리 프로토콜은 그들의 설계로 인해 균일한 미세 환경만을 확립했다.[76] 그들은 페닐프린을 외벽에 초융합을 제공하는 두 개의 통로 중 하나를 통해서만 전달함으로써, 약물을 마주보는 쪽이 마약 반대쪽보다 훨씬 더 많이 수축한다는 것을 증명했다.

동맥온어칩은 시료의 가역적 삽입을 위해 설계되었다. 이 장치에는 마이크로 채널 네트워크, 동맥 부하 영역 및 별도의 동맥 검사 영역이 포함되어 있다. 동맥 세그먼트를 적재하는 데 사용되는 마이크로 채널이 있으며, 적재 웰이 밀봉되면 관류 채널로도 사용되어 생물조직의 모세혈관 침대로 동맥혈의 영양분 전달 과정을 재현한다.[78] 또 다른 한 쌍의 마이크로 채널은 동맥 세그먼트의 양 끝을 고정하는 역할을 한다. 마지막으로 마지막 한 쌍의 마이크로 채널은 장기의 생리적, 신진대사 활동을 유지하기 위해 복막벽 위로 일정한 지속성 매개체를 전달하여 초융해 유량을 제공한다. 열전 히터와 온도 조절기가 칩에 연결되어 동맥 검사 구역에서 생리 온도를 유지한다.

조직 샘플을 검사 구역에 로드하고 고정하는 프로토콜은 이 접근방식이 전체 장기 기능을 어떻게 인정하는지를 이해하는 데 도움이 된다. 조직 세그먼트를 로드 웰에 담근 후, 로드 과정은 로드 채널의 맨 끝에서 완충 용액의 일정한 유량을 인출하는 주사기에 의해 구동된다. 이것은 동맥이 전용 위치로 이동하게 한다. 이 작업은 닫힌 고정 및 슈퍼퓨전 인/아웃렛 라인으로 수행된다. 펌프를 정지한 후 고정 채널 중 하나를 통해 대기권 이하의 압력을 가한다. 그런 다음 적재 웰 닫힘 밀봉 후 두 번째 고정 채널에 대기권 이하의 압력이 가해진다. 이제 동맥은 검사 부위에 대칭적으로 자리 잡았고, 그 부분에 의해 투과 압력이 느껴진다. 나머지 채널은 개방되고 별도의 주사기 펌프를 사용하여 일정한 관류 및 초융합을 조정한다.[76]

혈관-온-칩은 많은 질병 과정을 연구하기 위해 적용되어 왔다. 예를 들어, Alireza Mashahghi와 그의 동료들은 바이러스 유도 혈관 무결성 손실을 수반하는 바이러스성 출혈 증후군을 연구하기 위한 모델을 개발했다. 이 모델은 에볼라 바이러스 질병 연구와 에볼라 치료제 연구에 사용되었다.[79] 2021년에는 라사열 모델과 라사 바이러스 질환에 대한 펩타이드 FX-06의 치료 효과를 보여주기 위해 접근법을 채택했다.[80]

스킨온어칩

인간의 피부는 많은 병원균에 대한 방어의 제1선이며 그 자체로 암이나 염증 등 다양한 질병과 문제의 대상이 될 수 있다. 이와 같이 SoC(Skin-on-a-chip) 애플리케이션에는 국소 의약품 및 화장품의 테스트, 피부질환과 염증의 병리학 연구,[81] 병원체의 존재를 나타낼 수 있는 항원이나 항체의 존재 여부를 테스트하기 위한 "비침습적 자동 세포 검사 생성" 등이 있다.[82] 다양한 잠재적 용도에도 불구하고, 폐와 신장과 같은 많은 다른 기관-온-아-칩에 비해 상대적으로 적은 수의 연구가 피부-온-아-칩 개발에 착수했다.[83] 마이크로 채널에서 콜라겐 비계 분리,[83] 불완전한 세포 분화,[84] 장치 제작에 대한 PDMS(디메틸록산)의 주요 사용 등의 문제로서, 화학물질을 생물학적 샘플로 침출하는 것으로 보여져 플랫폼의 대량[85] 생산 스타일 표준화가 불가능하다. 한 가지 더 어려운 점은 스킨온칩 장치에 사용되는 세포 배양 비계 또는 세포 배양에 사용되는 기초 물질의 가변성이다. 인체에서 이 물질은 세포외 기질이라고 알려져 있다.

세포외 매트릭스(ECM)는 주로 콜라겐으로 구성되며 다양한 콜라겐 기반 비계가 SoC 모델에서 테스트됐다. 콜라겐은 섬유화합물의 수축으로 배양 시 미세유체 등뼈에서 분리되는 경향이 있다. 한 연구는 돼지피부, 쥐꼬리, 오리발 등 3가지 다른 동물 출처의 콜라겐 비계의 특성을 비교함으로써 이 문제를 해결하려고 시도했다.[83] 다른 연구들도 수축으로 인한 분리 문제에 직면했는데, 이것은 완전한 피부 분화의 과정이 최대 몇 주까지 걸릴 수 있다는 것을 고려하면 문제가 될 수 있다.[83] 콜라겐 비계를 피브린 기반의 피부 매트릭스로 교체해 수축 문제를 피했다.[85] 때 전통적인 정치 배양에 비해 세포 층의 구분과 형성 또한 미세 유체학 문화권에서는, 개선된 cell-cell과 세포-기질 상호 작용 동적 관류, 또는 간질 공간 지속적인 미디어 흐름의 압력 때문을 통하여 증가되 침투로 인해 앞선 결과들에 동의하는 보도되었다.[4][86] 이러한 개선된 분화와 성장은 부분적으로 유체 흐름에 의한 마이크로 채널의 압력 경사로 인해 발생하는 전단 응력의 산물로 생각되며,[87] 이는 매체에 직접 인접하지 않은 세포로의 영양 공급도 개선할 수 있다. 전통적인 피부등가물에 사용되는 정적 배양액에서는 세포가 확산을 통해서만 배지에서 영양분을 공급받는 반면, 동적 관류는 세포간 공간, 즉 세포간의 간격을 통해 영양소의 흐름을 개선할 수 있다.[87] 이러한 관류는 피부의 표면층 침투의 주요 장벽인 표피의 질긴 외층인 각질층의 촘촘한 접합 형성을 개선하는 데에도 효과가 있다는 것이 입증되었다.[88]

동적 관류는 또한 예상 수명을 몇 주 연장한 미세 유체 플랫폼에 동등한 상용 피부를 배치함으로써 세포 생존성을 향상시킬 수 있다.[89] 이 초기 연구는 또한 피부 등가 모델에서 모낭의 중요성을 입증했다. 모낭은 피부 표면에 적용된 국소 크림과 기타 물질의 피하층으로 들어가는 일차적인 경로로, 더 최근의 연구에서는 종종 설명되지 않았다.[89]

한 연구는 다공성 막으로 분리된 표피층, 진피층, 내피층으로 구성된 SoC를 개발하여 부종, 세포외액 축적으로 인한 붓기, 감염이나 부상에 대한 일반적인 반응, 세포 수리에 필수적인 단계를 연구하였다. 항염증 성질이 있는 스테로이드 크림인 덱스를 사전 도포해 SoC의 이 붓기를 줄인 것으로 나타났다.[81]

휴먼온어칩

연구진은 3D 셀룰러 골재가 체내의 여러 장기를 모방하도록 배양되는 미세 환경을 구획하는 다채널 3D 미세유체 세포 배양 시스템을 구축하는 데 힘을 쏟고 있다.[90] 오늘날 대부분의 오르간 온어칩 모델은 오직 하나의 세포 유형만을 배양하므로, 그것들이 전체 장기 기능을 연구하기 위한 유효한 모델일지라도, 약물이 인체에 미치는 전신 효과는 검증되지 않는다.

특히 통합세포배양아날로그(µCCA)가 개발돼 폐세포, 약물측정 간, 지방세포 등이 포함됐다. 이 세포들은 혈액 대리모로서 유통되는 배양 배지와 2D 유체 네트워크로 연결되어 있어 영양분 전달 시스템을 효율적으로 제공하는 동시에 세포의 노폐물을 제거하였다.[91] "µCCA의 개발은 실제 체외 약동학 모델의 기초를 마련했고 체내 상황에 대한 충실도가 높은 다중 세포 유형을 배양하기 위한 통합 생체모방 시스템을 제공했다."고 C는 주장한다. 장 외 그들은 미세유체 인간-온-어 칩을 개발하여 4개의 다른 세포 유형을 배양하여 간, 폐, 신장, 지방 등 4개의 인간 장기를 모방했다.[92] 그들은 장치에 포함된 모든 세포 유형에 가치가 있는 표준 혈청 없는 배양 배지를 개발하는 데 초점을 맞췄다. 최적화된 표준 매체는 일반적으로 하나의 특정 세포 유형을 대상으로 하는 반면, 인간-온-아칩은 분명히 공통 매체(CM)를 필요로 한다. 실제로 그들은 미세유체 장치의 모든 세포 배양액을 관류할 때 세포의 기능 수준을 유지하는 세포 배양 CM을 확인했다고 주장한다. 시험관내 배양 세포의 민감도를 높이면 기기의 유효성을 보장하거나, 마이크로 채널에 주입된 약물이 샘플 세포로부터 인간의 전체 장기와 동일한 생리 및 대사 반응을 자극할 것이다.

이런 종류의 칩의 보다 광범위한 개발로 제약회사들은 잠재적으로 한 기관의 반응이 다른 기관에 미치는 직접적인 영향을 측정할 수 있을 것이다. 예를 들어, 생화학적 물질의 전달은 그것이 하나의 세포 유형에 이익이 되더라도 다른 세포의 기능을 손상시키지 않는다는 것을 확인하기 위해 선별될 것이다. 이들 장기를 3D 프린터로 인쇄하는 것은 이미 가능하겠지만 비용이 너무 많이 든다. 전신 생체모방기기 설계는 제약회사들이 장기온칩, 즉 장기격리를 위해 가지고 있는 주요 보호구역에 해당한다.[citation needed] 이러한 기기들이 점점 더 접근하기 쉬워질수록 설계의 복잡성은 기하급수적으로 증가한다. 시스템은 곧 기계적인 섭동과 순환 시스템을 통한 유체 흐름을 동시에 제공해야 할 것이다. 미시간 대학의 타카야마 교수는 "정적인 제어보다는 동적 통제가 필요한 것은 모두 도전"이라고 말한다.[93]

동물실험 교체

약물 개발 초기에는 동물 모델만이 인간의 약동 반응을 예측할 수 있는 생체내 데이터를 얻을 수 있는 유일한 방법이었다. 하지만 동물에 대한 실험은 길고, 비용이 많이 들고, 논란이 많다. 예를 들어, 동물 모델은 종종 인간의 부상을 모의 실험하는 기계 또는 화학 기법의 적용을 받는다. 또한 이종 간 추태의 결핍으로 인해 이러한 동물 모델의 타당성에 대한 우려도 있다.[94] 더욱이 동물 모델은 개별 변수에 대한 매우 제한적인 제어를 제공하며 특정 정보를 수집하는 것은 번거로울 수 있다.

따라서 시험관 모델에서 인간의 생리학적 반응을 모방하는 것은 좀 더 저렴하게 할 필요가 있고 생물학적 실험에서 세포 수준 조절을 제공할 필요가 있다: 생체모방 미세유체 시스템이 동물 실험을 대체할 수 있다. 복잡한 장기 수준의 병리학적 반응을 재현하는 MEMS 기반 바이오칩의 개발은 독성학, 동물실험과 임상시험에 의존하는 의약품과 화장품의 개발과정 등 많은 분야에 혁명을 일으킬 수 있다.[95]

최근에는 체외 세포 환경에 가까운 세포 배양 환경을 제공하기 위해 생리학적으로 기반한 관류 체외 시스템이 개발되고 있다. 다세대 관류 시스템을 기반으로 한 새로운 시험 플랫폼이 약리학 및 독성학 분야에서 괄목할 만한 관심을 얻었다. 체내 상황에 가까운 세포 배양 환경을 제공하여 흡수, 분배, 대사 및 소거가 수반되는 체내 메커니즘이나 ADME 프로세스를 보다 안정적으로 재생산하는 것을 목표로 한다. 운동학적 모델링과 결합된 관류 체외 시스템은 유전생균의 독성역동학에 관련된 다른 과정들을 체외에서 연구하기 위한 유망한 도구들이다.

인체의 측면을 가능한 한 가깝게 복제하는 모델을 만들고 시너지 약물 상호작용을 식별하는 것은 물론 다기관 대사 상호작용을 시뮬레이션하는 등 약물 개발에서 그들의 잠재적인 사용을 증명하는 사례를 제시하는 마이크로 조작된 세포 배양 시스템의 개발을 향한 노력. 특히 포유류 신체의 구획 모델에서 화합물의 대량 전달을 나타내는 생리학적 기반 약동학(PBPK) 모델의 물리적 표현인 다중 구획 마이크로 유체 기반 장치는 약물 개발 프로세스 개선에 기여할 수 있다.

수학적 약동학(PK) 모델은 초기 약물 선량에 기초하여 각 기관 내의 농도 시간 프로파일을 추정하는 것을 목표로 한다. 이러한 수학적 모델은 비교적 간단할 수 있으며, 투여 후 신체를 약물 분포가 빠른 평형에 도달하는 단일 구획으로 취급한다. 수학 모델은 관련된 모든 매개변수를 알 때 매우 정확할 수 있다. PK 또는 PBPK 모델을 PD 모델과 결합한 모델은 약물의 시간 의존적 약리학적 효과를 예측할 수 있다. 오늘날 우리는 PBPK 모델을 통해 인간의 화학 물질에 대한 PK를 거의 최초의 원리로 예측할 수 있다. 이러한 모델은 통계적 선량-반응 모델처럼 매우 단순하거나, 추구된 목표와 이용 가능한 데이터에 따라 시스템 생물학에 기초하여 정교하고 정교한 것일 수 있다. 우리가 그 모델에 필요한 것은 관심 분자에 대한 좋은 매개변수 값이다.

마이크로 셀 배양 아날로그(μCCA)와 같은 미세유체 세포 배양 시스템을 PBPK 모델과 함께 사용할 수 있다. 본체온어칩 장치라고도 불리는 이러한 μCCAs 스케일다운 장치는 생물학적 유체 흐름 조건과 실제 조직 대 이슈 크기 비율에서 다중 이슈 상호작용을 시뮬레이션할 수 있다. 이러한 시스템으로 얻은 데이터는 기계론적 가설을 테스트하고 다듬는 데 사용될 수 있다. 미세조립 장치는 또한 우리가 그것들을 맞춤 설계하고 서로에 대해 장기의 구획을 정확하게 확장할 수 있게 해준다.

이 장치는 동물 세포와 인간의 세포와 함께 사용될 수 있기 때문에 이종 간 추출을 용이하게 할 수 있다. PBPK 모델과 함께 사용되는 이 장치는 동물 모델과 함께 연구하거나 인간의 반응을 예측하는 데 사용할 수 있는 유효 농도의 추정을 허용한다. 다중 아파트 장치 개발에서 사용된 PBPK 모델과 같은 인체 표현을 사용하여 약품 개발 프로세스를 증대하기 위한 챔버 및 유동 채널 연결의 배치와 관련하여 기기 설계를 안내할 수 있어 임상 시험의 성공이 증가할 수 있다.

참고 항목

참조

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