智慧健康評估之仿生肺晶片系統

生醫工程研究所     2021/07/13
在體外模型上模擬人體吸入空污粒子與粒子穿透。
  • 確保及促進各年齡層健康生活與福祉
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  • 在體外模型上模擬人體吸入空污粒子與粒子穿透。
陳冠宇老師團隊建立出肺晶片系統進行細懸浮微粒的健康評估,已完成整個空污健康評估模型的平台開發,其中包含了仿生的肺泡實驗模型以及仿真的呼吸系統,此新穎系統可針對肺部的健康風險評估提出相對應的污染物毒理、曝露評估及劑量反應曲線的資料庫,並用來探討細懸浮微粒對於人體呼吸系統(肺泡組織)所導致的健康問題,例如發炎反應、屏障損傷、顆粒穿透和氣體交換功能等。不僅如此,也在晶片內再現了成熟的人體小氣道模型,運用氣流與纖毛擺動方向的關係進而來探討與評估纖毛排除細懸浮粒子的能力,為空氣汙染防制發展與精準健康評估帶來另一個方向的解讀與方針,同時,提供出有利的線索為下一步藥物開發與治療策略帶來更多的方向與可能性。
對於仿生晶片的開發與細胞培養的測試已經有了完善且詳盡之成果,也已經能夠將細胞長時間的培養在動態晶片系統中並確認其具有良好的細胞活性與生長狀況。本實驗之晶片系統不僅能夠支持細胞的長時間培養,更能維持住細胞的基本功能性,由此可證,本技術已經成功地開發出動態循環的仿生細胞晶片/組織晶片。同時,針對空汙檢測方面,我們將肺晶片暴露在細懸浮微粒環境中,藉此分析細懸浮微粒的穿透能力,即是以不同成分的刺激物與暴露時間的長短作為實驗之條件來釐清細懸浮微粒的穿透能力,並評估其間接造成的威脅性,並搭配仿真的呼吸曝入平台,來探討氣流與纖毛黏液的關係,與評估纖毛排除細懸浮粒子的能力。本研究的實驗設計是過去的研究中尚無法輕易達到的事情,但由於本實驗的晶片系統具有3D結構與屏障以及纖毛清除黏液的功能,並配上了液體的動態灌注系統,因此非常適合進行空氣汙染防制發展與精準健康評估。
 
在體外模型上模擬人體吸入空污粒子與粒子穿透。