Гибкие микрочипы, имитирующие структуру кровеносных сосудов, открывают новые горизонты в исследованиях болезней

Кровеносные сосуды человека — это настоящие "магистрали" организма: они извиваются, ветвятся, соединяются, образуют сужения и расширения, как запутанная дорожная сеть мегаполиса. Однако долгое время учёные создавали лабораторные модели сосудов в виде прямых, простых каналов. Чтобы сделать их более похожими на настоящие, команда из департамента биомедицинской инженерии Техасского университета A&M разработала инновационную методику создания гибких чипов-сосудов, которые позволяют точнее моделировать различные заболевания сосудистой системы и тестировать лекарства без использования животных.

Эти чипы-сосуды — это специальные микрофлюидные устройства, которые имитируют кровеносные сосуды человека в миниатюре. Их можно адаптировать под конкретного пациента и использовать для изучения течения крови и проверки новых препаратов. Магистрантка биомедицинской инженерии Дженнифер Ли присоединилась к лаборатории доктора Абхишека Джайна и разработала продвинутый чип-сосуд, способный воспроизводить различные анатомические особенности сосудистой системы.

"В реальной жизни сосуды бывают ветвистыми, могут иметь аневризмы — участки резкого расширения, или стенозы — сужения, которые затрудняют кровоток. Все эти особенности влияют на характер течения крови и создают различный уровень сдвиговых напряжений на стенках сосудов," — объяснила Ли. — "Именно это мы и хотели смоделировать."

Исследование Ли было опубликовано в журнале Lab on a Chip, а её работа украсит обложку майского выпуска журнала 2025 года. Её проект стал логическим продолжением работы её наставника — доктора Танмая Матура, который несколько лет назад создал базовую версию прямого сосуда-чипа. Теперь новая разработка позволяет не просто строить более сложные структуры, но и заполнять их реальными клетками и тканями, делая их "живыми". Как подчеркнул Джайн, это открывает уникальные возможности для изучения сосудистых заболеваний там, где они обычно развиваются — в сложных и нестандартных участках сосудистой системы.

"Мы наконец-то можем изучать болезни сосудов так, как никогда раньше," — отметил Джайн. — "Мы создаем эти структуры более сложными, добавляем в них реальные клетки и ткани, чтобы они становились живыми системами. Это позволяет моделировать условия, в которых развиваются заболевания, и понимать их природу гораздо глубже."

Ли начала работу в лаборатории Джайна как студентка бакалавриата, заинтересовавшись проектом "органов-на-чипе", и быстро увлеклась исследованием. Впоследствии она поступила в магистратуру по ускоренной программе и продолжила свои исследования. Джайн отметил её настойчивость, любознательность и творческий подход, подчеркнув, что именно такие студенты, как Ли, двигают науку вперёд, занимаясь смелыми и рискованными проектами, которые приносят реальные результаты.

В будущем команда планирует сделать чипы ещё более сложными, добавляя различные типы клеток — не только эндотелиальные (выстилающие внутреннюю поверхность сосудов), но и другие, чтобы исследовать их взаимодействие и влияние на течение крови. "Мы создаём так называемое четвёртое измерение для органа-на-чипе: теперь мы учитываем не только клетки и потоки, но и их взаимодействие в более сложных архитектурных структурах. Это новое направление в нашей области," — отметил Джайн.

Для Ли работа в лаборатории стала не только возможностью развиваться в науке, но и бесценным опытом командной работы, коммуникации, умения применять теоретические знания на практике и развивать навыки самостоятельного мышления. "Это отличная среда для взаимодействия — как с однокурсниками, так и с аспирантами и постдоками. Ты учишься работать в команде, вырабатываешь трудовую этику и приобретаешь ценный опыт, который пригодится в будущем," — поделилась Ли.

Этот проект — шаг к новым возможностям медицины, позволяющим моделировать сложные болезни сосудистой системы и искать эффективные методы их лечения.