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一种新方法可能导致角膜片设备更准确地测试药物对人眼的影响

京都大学综合细胞材料科学研究所(iCeMS)的研究人员已经开发出一种装置,该装置可以使液体在角膜细胞上移动,就像眼泪在眨眼之间移动一样。科学家希望他们的发现(在芯片实验室上发表)将有助于改善眼科药物的开发和测试,并加深对眨眼如何影响角膜表面的了解。

角膜是覆盖眼睛中心表面的透明椎间盘。它充当防止灰尘,细菌和其他潜在损坏物体的保护屏障。

科学家测试眼科药物的一种方法是将其投放到兔子的眼睛中。但是兔子的眨眼次数远少于人类,因此药物有更多机会渗透到兔子的角膜并进入眼睛。或者,科学家使用含有人类角膜细胞的微小孔。但是在这里,这些细胞也不会暴露在人眼正常的环境中。

京都大学制药科学家Rodi Abdalkader和微型工程师Ken-ichiro Kamei合作开发了一种克服这些问题的设备。他们用3D打印了一个设备,该设备包含四个上部和四个下部通道,并由透明的聚酯多孔膜隔开。角膜细胞在膜顶部的每个上部通道中孵育。7天后,它们形成了分隔上,下通道的细胞屏障。然后,使流体移动通过该设备,以模拟眨眼的眼睑和移动的眼泪施加在角膜一侧的压力,而通过内眼的流体模拟施加在另一侧的压力。

有趣的是,他们发现这种运动改变了细胞的形状并增加了细丝的产生,而细丝的产生是为了保持角膜细胞的柔韧性和弹性。

Abdalkader说:“发现像眨眼一样的刺激对这些细胞有直接的生物学影响,这真的很有趣。”“我们经常不知不觉地眨眼。每次眨眼,剪切应力就会施加在角膜屏障上,使角膜反防御系统分泌纤维丝(如角蛋白),以克服压力的影响。”

该设备不仅可以在使用人体细胞时模拟人类眨眼,而且还可以在相似的条件下同时测试四个不同的样本。

Abdalkader说:“我们相信该平台将为改善眼部药物开发铺平道路,并进一步研究由眨眼在眼表面引起的切应力的影响。”

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