تسهیل مطالعه اثر نانوذرات روی ریه و دیگر اندام‌ها با یک تراشه چند کاره

به گزارش خبرگزاری صدا و سیما؛ وقتی نانوذراتی که از چاپگر لیزری پخش می‌شوند را تنفس می‌کنیم چه اتفاقی می‌افتد؟ آیا این نانوذرات می‌توانند به دستگاه تنفسی یا سایر اندام‌ها آسیب بزنند؟

برای پاسخ به این سؤالات، محققان فرانهوفر در حال توسعه دستگاه “NanoCube” هستند. تراشه چند عضوی نانومکعب یکپارچه که در آزمایشگاه دانشگاه صنعتی برلین (TU Berlin) و توسط یکی از زیرمجموعه‌های فرعی آن یعنی شرکت تیسیوز راه‌اندازی شده است. این تراشه تعامل بین نانوذرات و سلول‌های ریه، ورود نانوذرات در جریان خون و اثرات احتمالی آن روی کبد را تشخیص می‌دهد.

داشتن یک چاپگر لیزری درست در کناردست شما مطمئناً بسیار راهگشا است. همانطور که گفته شد، این خطر وجود دارد که این ماشین‌ها، درست مانند چاپگر‌های سه‌بعدی، آئروسل‌هایی را در حین کار منتشر کنند که حاوی نانوذرات هستند.

هنوز اطلاعات کمی در مورد چگونگی تأثیر این ذرات بر بدن انسان هنگام استنشاق در ریه‌ها وجود دارد. تا به حال، تنها راه مطالعه این موضوع آزمایش روی حیوانات بود. علاوه بر این، مقادیر زیادی نمونه از آئروسل مربوطه باید با هزینه زیادی جمع‌آوری شود.

محققان مؤسسه سم‌شناسی و پزشکی تجربی فرانهوفر و مؤسسه الگوریتم‌ها و محاسبات علمی SCAI فرانهوفر با همکاری همتایان خود در دانشگاه صنعتی برلین و شرکت تیسیوز در پروژه “NanoINHAL” برای بررسی تأثیر نانوذرات بر بدن انسان همکاری می‌کنند. این پروژه توسط وزارت آموزش و تحقیقات فدرال آلمان (BMBF) تامین مالی می‌شود.

ترکیب دو فناوری موجود این امکان را فراهم کرده است: تراشه چند اندامی Humimic Chip ۳ از دانشگاه صنعتی برلین و شرکت تیسیوز و P.R.I.T® ExpoCube® که توسط Fraunhofer ITEM توسعه یافته است. Humimic Chip ۳ تراشه‌ای به اندازه یک اسلاید آزمایشگاهی استاندارد با ابعاد ۷۶×۲۶ میلی‌متر است. محیط‌های کشت بافتی مینیاتوری شده را می‌توان روی آن قرار داد، با محلول‌های غذایی که توسط میکروپمپ‌ها به کشت بافت عرضه می‌شود. به این ترتیب، نمونه‌های بافت ریه و کبد و برهمکنش آن‌ها با نانوذرات را می‌توان به‌طور مصنوعی بازآفرینی کرد.

دکتر تانیا هانسن، مدیر گروه در Fraunhofer ITEM می‌گوید: «ما قادر به تجزیه و تحلیل تاثیر زیستی ذرات معلق در هوا به طور مستقیم و آسان با استفاده از روش‌های آزمایشگاهی و بدون آزمایش حیوانی هستیم.»

چهار عدد از این تراشه‌های چند عضوی در P.R.I.T. ExpoCube® قرار می‌گیرند. این یک ابزار تحقیقاتی است که برای مطالعه مواد معلق در هوا مانند آئروسل‌ها در شرایط آزمایشگاهی استفاده می‌شود. ExpoCube® با استفاده از یک سیستم پیچیده از میکروپمپ‌ها، ادوات الکترونیکی گرمایشی، خطوط آئروسل و حسگرها، قادر است نمونه‌های سلول روی تراشه چند اندامی را در معرض آئروسل‌ها یا حتی نانوذرات مختلف در رابط هوا و مایع – مانند ریه انسان- قرار دهد.

هانسن می‌گوید: «نانوذرات از طریق یک مجرای کوچک جریان می‌یابند که چندین شاخه از آن به سمت پایین منتهی می‌شوند تا هوا و نانوذرات را به چهار تراشه چند اندامی هدایت کنند. اگر قرار باشد سلول‌های ریه در سطح مشترک هوا و مایع قرار بگیرند، پارامتر‌های متعددی مانند دما، جریان محیط کشت در تراشه و جریان آئروسل وارد عمل می‌شوند. این کار آزمایش‌ها از این نوع را بسیار پیچیده می‌کند.»

این سیستم در حال حاضر در حال بهینه‌سازی بیشتر است. در پایان این پروژه، ترکیب نانو مکعب و تراشه چند اندام، مطالعات دقیق آئروسل‌ها را در شرایط آزمایشگاهی تسهیل می‌کند. تنها در این صورت امکان بررسی تأثیر مستقیم نانوذرات بالقوه مضر بر دستگاه تنفسی و در عین حال تأثیرات احتمالی بر سایر اندام‌ها مانند کبد وجود خواهد داشت.