Сколы на кузове: Ремонт сколов на кузове своими руками

Как убрать сколы на кузове автомобиля?

15.09.2016

Содержание

Актуальность проведения работ

Любой дефект лакокрасочного покрытия не только портит внешний вид автомобиля, но и представляет собой потенциальный очаг развития коррозии. При этом избежать появлениях мелких сколов невозможно даже при бережной эксплуатации транспортного средства.

Наиболее уязвимыми элементами конструкции являются капот и бампер машины. Они первыми принимают на себя агрессию внешней среды — попадание мелких камней, фрагментов льда, дорожного мусора и прочих твердых фракций. Если на поверхности появились сколы, то их рекомендуется как можно быстрее устранить, чтобы не допустить развития коррозии. Однако в некоторых случаях повреждения столь серьезны и многочисленны, что целесообразнее не удалять отдельные дефекты, а произвести полную перекраску пострадавшего участка кузова.

Способы удаления простых сколов

Метод устранения определяется на основе параметров конкретного дефекта — его размеров, давности и глубины. Если повреждение небольшое и свежее, то все необходимые процедуры можно провести с минимумом временных и трудовых затрат. Чтобы обработать сколы на кузове, часто используют специальные маркеры или восковые карандаши. Основной проблемой в данном случае является выбор подходящего цвета. Дело в том, что лакокрасочное покрытие со временем меняет оттенок и становится непохожим на оригинальный вариант, что серьезно затрудняет процесс покупки восстановительных средств. Для решения этой проблемы можно обратиться в специализированную мастерскую.

Как правильно подкрашивать сколы на авто?

Данная процедура включает несколько этапов:

1. Подготовку. Перед тем, как заделать сколы краски на автомобиле, вам понадобится подобрать необходимое средство, а также тщательно вымыть, просушить и обезжирить пострадавший фрагмент. Отметим, что от качества подготовки во многом зависит успех всей процедуры. Чем закрасить сколы на машине? Используйте восковой карандаш, маркер либо специальный набор для подкраски дефектов.
2. Нанесение. Средство из карандаша или набора для подкраски рекомендуется наносить максимально аккуратно и внимательно. Старайтесь не задеть неповрежденные участки кузова (для этого их можно предварительно обклеить скотчем или малярной лентой). В некоторых случаях требуется нанесение нескольких слоев средства.
3. Заключительную стадию. После высыхания восстановленный фрагмент можно отполировать с применением мелкоабразивной пасты. Это позволит выровнять поверхность кузова и придать ей необходимый блеск. Если вы применяете автомобильную краску, то после завершения работ необходимо сперва нанести специальный лак, а уже затем отполировать поверхность.

Отметим, что стойкость воскового карандаша достаточно невелика, поэтому процедуру придется повторять вновь спустя какое-то время. Безусловно, применение специальных наборов для покраски позволяет более качественно отремонтировать сколы на кузове автомобиля, но требует при этом значительно больше времени и сил.

Как справиться с серьезными повреждениями?

Устранить давние и большие по размеру дефекты значительно труднее. Если глубина повреждения достигает грунтового слоя или, более того, металлической части кузова, то вам потребуется провести целый ряд сложных восстановительных процедур. Правильно закрасить сколы на машине в этом случае можно только, если предварительно провести удаление ржавчины, убрать часть старого лакокрасочного покрытия, нанести грунтовку, а также покрыть пострадавший участок несколькими слоями краски нужного цвета. Кроме того, вам понадобится залакировать поверхность, грамотно ее отшлифовать и, наконец, осуществить аккуратную полировку.

Стоит отметить, что многие процедуры (например, сушку лакокрасочного покрытия) необходимо проводить в специально подготовленном помещении, которое хорошо вентилируется и при этом максимально защищено от попадания пыли и грязи из внешней среды. Кроме того, чтобы убрать сколы на кузове автомобиля, вам понадобится много свободного времени, а также большое количество специальных расходных материалов и вспомогательных инструментов. Это и грунтовка, и долговечная краска подходящего цвета, и специальные полироли с нужным содержанием абразивных элементов (в каждом конкретном случае их необходимо подбирать индивидуально).

Если вы не знаете, как убрать сколы на кузове автомобиля, или не уверены в качестве результата, обращайтесь к специалистам компании «Автоцарапина».

что и как нужно делать

Проблема появления сколов на капоте, крыльях и дверях машины появилась, наверное, как только первейший автомобиль выехал на дорогу. Причем это никак не зависит от профессионализма и опыта водителя. Известно, что лакокрасочное покрытие состоит из нескольких слоев. В зависимости от того, какой из них поврежден, и выбирается тот или иной способ восстановления. А определить уровень неисправности очень просто можно визуально. Как же убрать сколы на авто своими руками? Как действовать в том или ином случае? Об этом и пойдет речь далее.

Применение пасты или полироли

Если на капоте, дверях или крыльях поврежден только верхний слой лака, то справиться с проблемой проще простого. Для устранения подобных сколов понадобится полироль или малоабразивная паста. Они помогут снять верхний слой лака с машины, тем самым сделав поверхность равномерной. Стоит отметить, что полироли и пасты не только снимают верхний лаковый слой, но и полируют поверхность, защищая ее от новых повреждений. При работе с подобными смесями своими руками нужно быть осторожным, чтобы случайно не снять весь слой лака.

Как использовать восковый карандаш?

Все бы хорошо, но бывают сколы, которые повреждают не только лак, но и слой, отвечающий за оттенок авто. Чтобы их заделать часто используется восковый карандаш (см. фото), причем его цвет должен полностью совпадать с оттеком машины. Смесь полностью заполняет собой дефект, делая его невидимым на общем фоне. Но есть у этого метода один недостаток – со временем под воздействием атмосферных осадков и влаги окрашивающее вещество начинает стираться с поверхности. Именно поэтому процедуру окрашивания придется время от времени повторять.

Обработка сильных дефектов

Что же делать, если сколы на капоте или дверях машины настолько глубокие, что дошли до грунтовки или даже металла? Заделать их можно при помощи восстанавливающего карандаша, который, по сути, представляет собой краску с примесями, которые обеспечивают дополнительную защиту. Наибольше проблем, если решено убрать сколы этим методом, возникает во время подбора оттенка краски. Ее можно подбирать по коду, но они не всегда могут совпадать и, кроме того, краска имеет свойство выгорать со временем, поэтому с оттенком можно не угадать. Лучше всего цвет восстанавливающего карандаша подбирать визуально. Хотя это и может занять много времени, но результат будет оправдан.

Если сколы на авто заделать восстанавливающим карандашом, то можно быть уверенным, что он не смоется со временем и не поменяет свой оттенок. После того как на капот или двери нанесен основной слой, поверх него наносится слой прозрачного лака (см. фото). Этот этап обязательный, ведь в ином случае обработанный участок будет отличаться от глянцевой поверхности машины. После всего этого вся окрашенная поверхность авто обрабатывается полиролью. Более сложные большие сколы лучше всего убрать либо своими руками при помощи краски, либо обратиться к профессионалам, которые давно занимаются подобными работами.

Как правильно применить краску?

Если сколы на машине очень большие и глубокие, чтобы избежать коррозии, их нужно только закрасить. Для этого потребуются:

грунтовка;

преобразователь ржавчины;

• полироль;

  шлифовальная машинка;

  наждачная бумага;

Прежде чем заделать глубокие дефекты необходимо правильно выбрать краску. Покупать ее лучше в специализированном магазине, где предоставляются услуги по компьютерному подбору красок. Это необходимо потому, что покрытие на машине со временем выгорает и его цвет уже не совпадает с заявл

Как самостоятельно заделать сколы на авто

 

С течением времени, при эксплуатации, практически в любых условиях, на автомобиле появляются мелкие дефекты кузова или бамперов в виде царапин и сколов. Данные повреждения краски являются не только недостатками с эстетической точки зрения, но и представляют практическую опасность для кузова автомобиля. Поэтому, желательно как можно быстрее устранить появившиеся сколы. Это убережет кузов автомобиля от пагубного воздействия коррозии. Иногда, даже небольшой скол, который практически незаметен окружающим, но зная о нем, Вам он постоянно «режет» глаз, причиняя постоянный дискомфорт. Возможно ли самостоятельно устранить сколы на авто? Да, возможно, и это не требует высокой квалификации или больших финансовых затрат.

 Конечно, существует самый простой вариант — обратиться к специалистам. Однако, такая, вроде бы простая операция может стоить довольно дорого, или же качество будет, как говорится, еще хуже чем было, то есть еще заметнее. Такое тоже часто бывает и потом приходится платить повторно и больше, для исправления того что Вам наделали. Выбор за вами — если есть деньги и нет желания возится то лучше не экономить, а сразу обратиться в приличную фирму. Далее статья для тех, кто хочет и может сделать мелкий ремонт своего авто самостоятельно.

При большом количестве повреждений не имеет смысла производить точечный кузовной ремонт. Ведь в таком случае ваш капот или бампер покроется пятнами или точками с немного иным цветом, а сам процесс точечного ремонта будет довольно долгим и трудоемким. В таком случае лучше покрасить полностью всю кузовную деталь. Процесс покраски достаточно сложен, но и его можно выполнить самостоятельно. Однако, будет ли это качественнее и дешевле — решать Вам. Так как для этого уже понадобятся специальные инструменты, материалы и навыки.

Если сколы небольшие и их не очень много и нет коррозии металла — это как раз то, что можно довольно просто устранить самостоятельно.

Для защиты кузова автомобиля от воздействий окружающей среды производителями используется многослойная защита, представляющая собой сочетание нескольких различных материалов. Упроченная структура подобного  покрытия показана на рисунке. В современных автомобилях железо предварительно подвергается дополнительной защите — оцинковке. Толщина и качество может быть разное.

Поэтому, приступая к ремонту, можно выделить как минимум два вида мелких повреждений лакокрасочного покрытия авто:

• затронувшие железо;
• не достигшие железа.

Дело в том, что в каждом из этих случаев восстановление ЛКП правильно производить по-разному. Если повреждение затронуло только лак и краску, например неглубокая царапина,  для его устранения достаточно обработать участок полиролью. В том случае, если  нарушение ЛКП оказалось более глубоким, поврежденным железо, ремонт будет немного сложнее. 

Возможные варианты самостоятельного удаление царапин на пластиковом бампере и инструкции имеют свои особенности.

Существует несколько различных подходов, касающихся того, как правильно закрасить сколы на машине, причем у каждого из них есть свои сторонники и противники. Но в любом случае на место повреждения наносится краска, которая над ним образует своеобразный купол, и его необходимо обработать полиролью для выведения на общий уровень имеющегося ЛКП. Это сделает отремонтированное место менее заметным. На заметность наиболее влияет точность подбора краски.

Рассмотрим наиболее распространенные способы устранения сколов и царапин:

1. Полироль, антицарапин, полировочные пасты.

Способны убрать царапины сколы на машине, которые задевают только лаковую поверхность автомобиля и не доходят до краски. Эти средства зачастую имеют абразивные вещества в своем составе, благодаря которым затирается верхний слой лака и поверхность, выравниваясь, снова становится якобы гладкой и блестящей.

Полироли подбирают в зависимости от величины царапины. Но увлекаться этими средствами не стоит, поскольку можно снять слой лака полностью.

2.  Восковый карандаш, цветообагащенная полироль

Позволяют производить удаление царапин с авто, которые задевают не только лак, но и слой краски. Эти средства заполняют поврежденную поверхность, тем самым защищая ее от коррозии.

Кроме плюсов, эти средства имеют весомый недостаток: после длительного воздействия воды они смываются, а также если у вас не стандартный цвет автомобиля (черный, белый или красный), а, к примеру,  – салатовый с эффектом металлик, то царапина все равно будет видна.

3.  Реставрационный карандаш

Устраняет самые серьезные царапины и сколы на машине, которые дошли до металла или грунта. Реставрационный карандаш представляет собой тубу с автомобильной краской и кисточкой.

Цвета, обычно, подбираются по коду цвета автомобиля. Карандаш для удаления царапин является самым надежным средством из тех, что мы рассмотрели, поскольку краска не смывается и защищает автомобиль от коррозии. Единственный нюанс – это средство в некоторых конкретных случаях сложно подобрать, так как не все кодированные краски автомобилей есть в карандашах. В таких случаях цвета подбираются наглядно по каталогу с реальными выкрасками.

4. Краска

Если скол совсем небольшой, возьмите спичку или зубочистку и нанесите каплю краски на вымытое и сухое место скола. Когда краска немного застынет, можно разровнять ее с помощью небольшой кисточки. Краска подбирается по номеру авто у колористов или по детали автомобиля (например лючек бензобака). Со временем краска немного вігорает, поєтому способ подбора по детале авто более предпочтителен.
Так же необходимо немного лака и отвердителя к нему, В нужных пропорциях смешиваем краску с лаком и отвердителем. Подкрашиваете с небольшим запасом. После высыхания, как минимум, сутки, полируется профессиональной полиролью 3М, Можно перед полировкой подравнять наждачкой двухтысячной.

5. Если скол добрался до металла и стал причиной коррозии

В данном случае ремонт скола будет более сложным и долгим, так как необходимо убрать начавшиеся процессы коррозии и распространения ржавчины. Для этого нужно воспользоваться традиционным кузовным ремонтом, который удалит ржавчину и позволит локально закрасить деталь без видимых отличий от остального кузова.

Для устранения подобного скола вам потребуется наждачная бумага зернистостью 600, 800 и 1000, возможно, шпаклевка, грунтовка и краска, а также инструменты для их нанесения, растворитель для обезжиривания. Процесс работы в данном случае выглядит следующим образом:

• Вначале необходимо произвести зачистку локального места скола на автомобиле, с учетом возможного распространения коррозии под краской.
• Ржавчину необходимо вычестить  до металла, затем поверхность промыть и обезжирить. Места, где было произведено удаление коррозии желательно обработать  грунтовкой. Можно использовать акриловый двухкомпонентный грунт из баллончика. Его потребуется для данных работ несколько капель. Тонкой кисточкой либо заточенной спичкой наноится на металл. Через 10-15 минут необходимо нанести второй слой. После этого ждут около 2 часов до полного высыхания грунта либо ускоряют его путем прогрева.
• При необходимости нанесите шпаклевку, дайте ей высохнуть и с помощью 600 и 800 наждачной бумаги приведите поверхность в соответствие с требованиями.
• Снова обезжирьте поверхность и, при необходимости, нанесите грунтовку, которую затем нужно замыть с помощью 1000 наждачной бумаги и воды.
• После этого происходит окончательное обезжиривание и покраска кузовной детали или места скола. 

Краска наносится с помощью маркера или кисточки — данная операция требует некоторой внимательности. Не желательно накладывать краску толстым слоем, лучше несколько раз, но тонко и аккуратно. Работать лучше всего в гараже или в тени, а не «на прямых солнечных лучах». Если участок достаточно большой, применяется распылитель или балончик. Во время покраски таким способом  будьте внимательны, чтобы не зацепить распылением другие места вашего автомобиля. Для этого можно ипользовать малярный скотч и старые газеты. После полного высушивания краски можно провести полировку.
Многие также наносят автомобильный лак, считая, что такой шаг улучшит визуальное качество покраски машины. Однако, под лаком, любая разница в краске становится более заметной, потому применять  лак желательно только при идеально подобраной краске, или не использовать его при небольшом локальном ремонте.

6. Специальные наборы для устранения сколов, например,  по технологии Dr. ColorChip

По технологии Dr.ColorChip  краски, используемые при локальном ремонте, отличаются по своему составу от традиционных ремонтных комплектов, подбираемых по цветовому коду автомобиля. Формула материалов Dr. ColorChip обеспечивает возможность быстрого высыхания краски, без использования камер и других сушек. Для удаления излишков краски используются раствор Dr. Colorchip Sealac, который наносится на салфетку и полируется вручную до полного удаления лишней краски, затем разводы от раствора SealAct стираются полотенцем из микрофибры.

Все необходимое идет в комплекте. Довольно быстро и просто — цена вопроса — узнавайте в интернете. Отзывы —  различные, часто не попадают в цвет. Если выберете этот вариант, почитайте дополнительно по форумах.

Естественно, от всех  перечисленных выше, методов и  средств для удаления сколов и царапин, не стоит ожидать полностью идеального результата. Но если сравнивать соотношение цены-качества и трудозатрат, то это довольно эффективные методы и подходят в большинстве случаев.

.

тысяч шведов вставляют микрочипы под кожу: NPR

Йован Остерлунд установил имплант микрочипа в Стокгольме в 2017 году. Его компания, Biohax International, является ведущим поставщиком устройств в Швеции. Джеймс Брукс / AP скрыть подпись

переключить подпись Джеймс Брукс / AP

Йован Остерлунд держит имплант микрочипа в Стокгольме в 2017 году.Его компания Biohax International — ведущий поставщик устройств в Швеции.

Джеймс Брукс / AP

Технологии продолжают становиться все ближе и ближе к нашим телам, от телефонов в карманах до умных часов на запястьях. Теперь для некоторых людей это становится нездоровым.

В Швеции, стране, богатой технологическими достижениями, тысячам людей вставили в руки микрочипы.

Чипы предназначены для ускорения повседневных действий пользователей и делают их жизнь более удобной — получить доступ к их дому, офисам и спортивным залам так же просто, как провести рукой по цифровым считывающим устройствам.

Они также могут использоваться для хранения контактных данных на случай чрезвычайных ситуаций, профилей в социальных сетях или электронных билетов на мероприятия и поездки на поезде по Швеции.

Сторонники крошечных чипов говорят, что они безопасны и в значительной степени защищены от взлома, но один ученый выражает озабоченность по поводу конфиденциальности в отношении того, какие личные данные о здоровье могут храниться на устройствах.

Чипсы размером примерно с рисовое зернышко вставляются в кожу чуть выше большого пальца каждого пользователя с помощью шприца, аналогичного тому, который используется для вакцинации.Стоимость процедуры составляет около 180 долларов.

Столько шведов выстраиваются в очередь за микрочипами, что главная компания по производству чипов в стране заявляет, что не успевает за количеством запросов.

Более 4000 шведов приняли эту технологию, при этом одна компания, Biohax International, доминирует на рынке. Фирма по производству чипсов была основана пять лет назад Йованом Остерлундом, бывшим профессиональным пирсером.

Проведя последние два года, работая над проектом полный рабочий день, он в настоящее время разрабатывает учебные материалы, чтобы он мог нанять шведских врачей и медсестер, которые помогут взять на себя часть его тяжелой работы.

«Иметь разные карты и жетоны, удостоверяющие вашу личность в множестве разных систем, просто не имеет смысла», — говорит он. «Использование чипа означает, что вы можете оптимизировать гиперподключенное окружение, в котором вы живете каждый день».

Эрик Фриск, веб-разработчик и дизайнер, использует свой имплантированный чип, чтобы открыть дверь своего офиса в Стокгольме. Мэдди Сэвидж для NPR скрыть подпись

переключить подпись Мэдди Сэвидж для NPR

Эрик Фриск, веб-разработчик и дизайнер, использует свой имплантированный чип, чтобы открыть дверь своего офиса в Стокгольме.

Мэдди Сэвидж для NPR

Многие первопроходцы пришли из процветающей стартап-сцены Стокгольма.Эрик Фриск, 30-летний веб-разработчик и дизайнер, говорит, что ему действительно было любопытно узнать об этой технологии, как только он услышал о ней, и решил получить свой собственный чип в 2014 году.

«Это просто полностью пассивно, в нем нет источник энергии или что-то еще. Поэтому, когда вы касаетесь им считывающего устройства, чип отправляет обратно идентификатор, который сообщает считывателю, какой это чип », — объясняет он.

«Шведы очень прагматичны, и чип полезен … и поскольку многие люди знают друг друга в технологическом сообществе — это очень тесно — [тенденция] распространяется, и люди увидели преимущества», — говорит Фриск. .

Когда Фриск переехал в совместный дом в начале этого года, он организовал вечеринку для своих новых соседей по дому. Теперь они могут получить доступ к зданию XVI века, которое они разделяют в Старом городе Стокгольма, нажав на цифровой считыватель у двери.

«Чип в основном решает мои проблемы, — говорит 28-летняя Сильвия Варшеги, которая также использует его, чтобы попасть в свое рабочее пространство.

И она использует его, чтобы делиться своими данными в LinkedIn на сетевых мероприятиях, избегая необходимости произносить свое имя по буквам.Она просто касается смартфона другого посетителя, и информация передается. «Когда другой телефон считывает чип, он видит [ссылку] и может открыть ее в браузере телефона», — объясняет Варшеги.

Крупнейшая железнодорожная компания Швеции начала разрешать пассажирам пригородных поездов использовать чипы вместо билетов, и ходят слухи, что чипы вскоре можно будет использовать для оплаты в магазинах и ресторанах.

«Я не вижу проблем, чтобы [он] стал мейнстримом.Я думаю, что это то, что может серьезно улучшить жизнь людей », — говорит Варшеги.

Остерлунд считает, что микрочипы стали популярны в Швеции по двум основным причинам. Во-первых, страна имеет долгую историю внедрения новых технологий, прежде чем многие другие, и быстро движение к безналичному обществу

В 1990-х годах шведское правительство инвестировало в предоставление быстрых интернет-услуг для своих граждан и предоставило налоговые льготы компаниям, которые снабжали своих сотрудников домашними компьютерами.А известные технические имена, такие как Skype и Spotify, имеют шведские корни.

«Чем больше вы слышите о технологиях, чем больше вы узнаете о технологиях, тем меньше вы беспокоитесь о технологиях», — говорит Остерлунд.

Только каждый четвертый житель Швеции использует наличные деньги не реже одного раза в неделю. И, по данным центрального банка страны, Riksbank, доля розничных операций с наличными снизилась с примерно 40 процентов в 2010 году до примерно 15 процентов сегодня.

Вторая теория Остерлунда состоит в том, что шведы меньше озабочены конфиденциальностью данных, чем люди в других странах, благодаря высокому уровню доверия к шведским компаниям, банкам, крупным организациям и государственным учреждениям.

Шведы привыкли делиться личной информацией, при многих покупках в Интернете и административных органах требуются их номера социального страхования. Номера мобильных телефонов широко доступны в базах данных онлайн-поиска, и люди могут легко узнать зарплаты друг друга, позвонив в налоговый орган.

Остерлунд вживляет чип в мужчину в Стокгольме. Эту технологию переняли более 4000 шведов. Джонатан Накстранд / AFP / Getty Images скрыть подпись

переключить подпись Джонатан Накстранд / AFP / Getty Images

Остерлунд вживляет чип в мужчину в Стокгольме.Эту технологию переняли более 4000 шведов.

Джонатан Накстранд / AFP / Getty Images

Остерлунд говорит, что персональные микрочипы на самом деле труднее взломать, чем многие другие источники данных, потому что они хранятся под кожей.

«Все можно взломать. Но причина для взлома никогда не будет больше, потому что это микрочип. Кому-то труднее добраться, так как вы вставляете его в себя», — говорит он.

Мало кто открыто критикует шведскую тенденцию к производству микрочипов, и в настоящее время нет национального законодательства, регулирующего растущую промышленность.

Однако Бен Либбертон, британский ученый из южной Швеции, является одним из тех, кто начинает кампанию за законодателей, чтобы они внимательно следили за развитием событий.

«То, что происходит сейчас, относительно безопасно. Но если это используется повсюду, если каждый раз, когда вы хотите что-то сделать, и вместо использования карты вы используете свой чип, может быть очень и очень легко отказаться от [личного] информация «, — говорит он.

Либбертон, опытный микробиолог, который сейчас занимается научной коммуникацией, говорит, что одна из его основных проблем — как можно использовать чипы для обмена данными о нашем физическом здоровье и функциях организма.

«Потому что он имплантируется в ваше тело, когда больше информации, связанной со здоровьем, начинает использоваться, встраиваться в чип и передаваться — это может создать дополнительный уровень конфиденциальности, который нам действительно нужно изучить и позаботиться, прежде чем он широко использовал «, — говорит он.

Несмотря на эти опасения, похоже, что тенденция не замедлится. Одно коворкинг-пространство и инновационный центр в Стокгольме в этом месяце проводят большую вечеринку по имплантации, на которой технологический стартап DSruptive обещает представить «имплант следующего поколения потребительского уровня».«Устройство будет включать в себя 2 КБ памяти — вдвое больше, чем у предыдущих имплантатов — ряд новых функций и светодиодный индикатор, предназначенный для улучшения конфиденциальности, мигая, если кто-то пытается прочитать или получить доступ к имплантату. который вступил в силу в Европейском Союзе ранее в этом году в рамках Общего регламента по защите данных, также может способствовать более быстрому распространению тенденции в области микрочипов.

«Это самый строгий свод законов, защищающих личную неприкосновенность», — говорит он о правилах, которые влияют на любую организацию, обрабатывающую личную информацию, связанную с резидентами ЕС.

Но Остерлунд говорит, что тот факт, что такого рода регулирования не существует на глобальном уровне, может задержать развитие микрочипов в других местах.

«Мне трудно видеть, что остальной мир соблюдает GDPR в ближайшее время. Но, по крайней мере, вся Европа — я имею в виду один континент — это хорошее начало», — говорит он.

Organs-on-Chips имитирует человеческие органы для лучшего биомедицинского тестирования — новый стек

Биомедицинские исследования и разработка фармацевтических препаратов в настоящее время — это долгий и дорогостоящий процесс, не дающий никаких гарантий успеха.Могут ли эти микрочипы, имитирующие человеческие органы, быть альтернативой?

Сегодня биомедицинские испытания зависят от таких инструментов, как культуры клеток, выделенных в чашках Петри, и испытания на животных, которые не могут точно моделировать динамическую среду человеческого тела. Даже лекарства, успешно прошедшие испытания на животных, часто терпят неудачу в клинических испытаниях на людях, тратя миллионы долларов и годы исследований. Но ученые и инженеры из многопрофильного института Wyss Гарвардского университета стремятся изменить ледяную, случайную природу биомедицинских испытаний с помощью чипа, предназначенного для более точного моделирования человеческих органов — снижения затрат, лучшего прогнозирования реакций на лекарства и устранения потребности в животных тестирование.

Органы на кристаллах

Объединяя методы микротехнологии с современной тканевой инженерией, «орган на чипе» Института Висс имитирует механическое и биохимическое поведение таких органов, как легкие, сердце, почки, печень и кишечник. Эти псевдоорганы создаются с помощью многослойной фотолитографии — метода изготовления, заимствованного у производителей компьютерных микросхем. В процессе создаются микроскопические полые камеры, каналы и клапаны, которые могут быть сформированы внутри связанных слоев прозрачных полимеров, через которые могут прокачиваться жидкости, такие как кровь.Кроме того, эти «микрожидкостные» устройства имеют пористые мембраны, которые могут быть покрыты различными клетками человеческих органов.

Директор-основатель

Wyss Дональд Ингбер, который разработал первое легкое на кристалле в 2010 году вместе с бывшим сотрудником по разработке Wyss Technology Дэном Донгеном Ху, объясняет, как эти устройства изменят некогда разрозненный характер биомедицинских испытаний на более целостную практику это отражает то, как на самом деле работает человеческое тело:

Важнейшей частью конструкции человеческих органов на чипах является их способность механически отражать динамическую физическую микросреду живых органов.Включая текущие жидкости и искажения тканей, подобные тем, которые наблюдаются при дыхании и перистальтике, что позволяет им воспроизводить функции всего органа.

В духе Тенсегрити

Удивительно, но, несмотря на то, что еще в 1970-х годах он специализировался в области молекулярной биофизики и биохимии, Ингбер по счастливой случайности черпал вдохновение в создании этих микроорганизмов во время учебы на студенческом уроке скульптуры в Йельском университете, где студенты создавали твердые трехмерные скульптуры, иллюстрирующие концепцию образования. тенсегрити (целостность при растяжении или плавающее сжатие).

Через интеллектуальную линзу ученого Ингбер осознал, что клетки обладают собственной биомеханической тенсегритичностью, которая позволяет им взаимодействовать с окружающей средой и формировать ее. Ингбер интегрировал эти динамические структурные концепции в проекты исследования клеток, которые он проводил в то время, и возможное сотрудничество с химиком из Гарварда Джорджем Уайтсайдсом, который в то время экспериментировал с компьютерными чипами, привело к тому, что их исследовательские группы заложили основу для разработки этих революционных устройств.

Все человеческое тело на микросхеме?

Теперь Ингбер и его коллеги надеются разработать способы соединения этих различных органов на чипах, чтобы воспроизвести работу всего человеческого тела — человека на чипе, если хотите.

«На самом деле цель состоит в том, чтобы создать все человеческое тело, а затем мы можем плавно соединить несколько микросхем, чтобы фиксировать взаимодействия между различными органами и в конечном итоге воссоздать тело на чипе», — говорит старший ведущий ученый и био-исследователь Wyss Джеральдин Гамильтон.

Ученые

Wyss также сотрудничают с производственными компаниями для создания простых в использовании интерфейсов и инструментов для этих наборов микросхем, чтобы создать среду «plug-and-play» для экспериментов и клинических испытаний, которая упростит биомедицинские исследования и испытания. всеобъемлющий.

Помимо ускорения цикла биомедицинских исследований и разработок, создание органов на чипах может также ознаменовать новую эру «персонализированной» медицины, когда индивидуальные стволовые клетки могут использоваться на чипах для прогнозирования их реакции на определенное лекарство, прежде чем администрации.Существует снижение риска и потенциальное повышение эффективности лекарств, а также возможность создания фармацевтических препаратов, адаптированных для каждого человека, в виде лекарств, напечатанных на 3D-принтере. Косметические средства можно будет легче тестировать, а специализированные методы лечения инфекций и наследственных заболеваний для различных демографических групп могут быть открыты раньше.

Но дело не только в разработке лекарств; несколько государственных учреждений, в том числе Агентство перспективных оборонных исследовательских проектов (DARPA) и Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA), финансируют «органы на чипах».Понятно, что использование этих устройств для защиты от биологического оружия, глобальных эпидемий или испытаний на безопасность продукции имеет большие последствия для национальной безопасности и здоровья.

План состоит в том, чтобы коммерциализировать эти инновационные органы на чипах через биотехнологический стартап Emulate, надеюсь, к 2016 году. Нет сомнений в том, что текущие ограничения культур клеток и испытаний на животных действительно требуют лучших альтернатив, но с учетом огромной сложности человеческое тело как динамическое целое, потребуется некоторое время и дальнейшее развитие, прежде чем эти биомиметические органы на чипах будут адекватно воссоздавать живое тело.Тем не менее, первые результаты выглядят многообещающими, и мы очень хотим увидеть, изменят ли эти маленькие и непритязательные устройства лицо биологических исследований в том виде, в каком мы их знаем. Для получения дополнительной информации посетите Wyss Institute и Emulate.

Посмотрите, как биоисследователь Wyss Джеральдин Гамильтон объясняет «органы на кристалле» на TED:

Изображения: Институт Висс.

Устройство

связывает до 10 органных чипов в единое целое

Исследователи из Гарвардского института Висса разработали «тело на чипе», состоящее из 10 устройств «орган на чипе», которые связаны между собой для имитации кровотока между различными системами органов.Новая система позволяет проводить более всестороннее тестирование лекарств, позволяя исследователям одновременно видеть воздействие лекарства на несколько систем органов. Команда Wyss надеется, что эта технология поможет сократить количество испытаний на животных, необходимых для разработки лекарств, и даст более полезные результаты.

За последнее десятилетие было разработано множество устройств типа «орган на кристалле». Такая технология может сделать тестирование на наркотики дешевле, удобнее и точнее, чем современные подходы, которые часто требуют испытаний на животных.Однако на сегодняшний день такие устройства, как правило, имитируют максимум одну или две системы органов, что делает невозможным изучение воздействия лекарства на весь организм.

Этот последний прорыв Института Висса включает соединение нескольких микросхем органов в единое целое, что позволяет проводить более комплексные испытания на наркотики. В основе этого подхода лежит автоматизированное устройство, называемое «опросчик», которое может перемещать жидкости по каналам, выстланным эндотелиальными клетками, между многочисленными обломками органов, имитируя кровоток между органами в организме.В Interrogator также есть возможности роботизированного переноса жидкости, что означает, что исследователям не нужно вручную манипулировать системой, а встроенный микроскоп постоянно контролирует культивируемые ткани.

Команда института Wyss разработала систему чипов органа, состоящую из нескольких человек, с кишечным чипом, печеночным чипом и почечным чипом, сосудистые каналы которых связаны через центральный резервуар для смешивания артерио-венозной (AV) жидкости, а специфические для органа каналы перфузируются независимо. . В экспериментах по тестированию на наркотики они добавляли никотин в просвет эпителиального канала кишечной микросхемы, чтобы имитировать пероральное поглощение лекарства, и его первое прохождение через стенку кишечника и через сосудистую систему в печень, где он метаболизируется, и, наконец, в почки, где он выводится.

Пока что команда провела испытания устройства на его способность измерять изменения в уровнях наркотиков со временем и лекарственной токсичностью в определенных органах. «Мы последовательно связывали сосудистые каналы восьми различных микросхем органов, включая кишечник, печень, почки, сердце, легкие, кожа, гематоэнцефалический барьер и мозг, используя оптимизированный общий кровезаменитель при самостоятельной перфузии индивидуума каналы, выстланные органоспецифическими клетками », — объяснил Ричард Новак, исследователь. участвует в исследовании. «Инструмент поддерживал жизнеспособность всех тканей. и их органоспецифические функции в течение более трех недель и, что важно, позволили количественно предсказать тканеспецифическое распределение химическое вещество во всей системе.”

«Это то, чем мы любим заниматься в Институте Висс: превращать научную фантастику в научный факт», — сказал Дональд Ингбер, другой исследователь, участвовавший в исследовании. «Мы надеемся, что наша демонстрация того, что такой уровень биомимикрии возможен с использованием технологии Organ Chip, вызовет еще больший интерес со стороны фармацевтической промышленности, так что количество испытаний на животных со временем может быть постепенно сокращено».

Вот видео, опубликованное Институтом Висса, демонстрирующее их устройство для допроса:

Flashbacks: Институт Висса по коммерциализации своей технологии «органы на кристалле»; Печеночный чип позволяет избежать испытаний на животных, упрощает и ускоряет поиск лекарств; «Органы на кристалле» с крошечными электродами воспринимают электрическую активность, сопротивление клеток; Ученые используют орган на чипе для выращивания новых клеток почек; Кишечный чип для изучения взаимодействия человека и микробиома

Исследование в Nature Biomedical Engineering : Роботизированное флюидное соединение и опрос нескольких васкуляризированных чипов органов

Через: Висс Институт

Краткий отзыв об органе на чипе

Органы на кристалле основываются на двух основных методах.Первый — это микрофлюидика, которая позволяет управлять небольшим количеством жидкостей и позволяет точно контролировать потоки жидкости или создавать градиенты концентрации. Микрожидкостные методы позволяют контролировать доставку питательных веществ и других химических сигналов.

Второй — микротехнология (фотолитография, формование реплик, микроконтактная печать), которая хорошо подходит для создания микроструктур, позволяющих контролировать форму и функцию клеток.

Ранние микросистемы использовали микропроизводство кремния, что приводило к сложным и дорогостоящим процессам микротехнологии.Чтобы преодолеть это ограничение, исследователи разработали микрофлюидные системы из полидиметилсилоксана (ПДМС). PDMS обладает рядом свойств, которые делают его особенно подходящим для изготовления микроустройств для культивирования клеток или тканей. Во-первых, PDMS обладает высокой газопроницаемостью, что обеспечивает подачу кислорода к ячейкам внутри микроканалов. Это устраняет необходимость во внешнем оксигенаторе, который обычно требуется для культивирования клеток в кремниевых, стеклянных или пластиковых устройствах. Затем PDMS позволяет получать изображения живых клеток благодаря своей оптической прозрачности.Наконец, PDMS очень гибок, что позволяет использовать клапаны на кристалле или прикладывать механические воздействия к ячейкам через локальные деформации PDMS.

Однако у PDMS есть и недостатки. Основным недостатком PDMS для клеточных культур является то, что PDMS имеет тенденцию адсорбировать небольшие молекулы на своей поверхности. Для получения дополнительной информации см. Наш критический обзор PDMS в биологии.

Модели органов на микросхеме

Широкий спектр моделей тканей был разработан промышленными или академическими лабораториями.Здесь мы даем краткий обзор некоторых моделей органов на чипах.

Кишечник на чипе

Этот орган на чипе является очень важной моделью для скрининга наркотиков. При пероральном приеме лекарства в основном абсорбируются тонким кишечником, а затем диффундируют через два барьера: слизистый слой и слой эпителиальных клеток стенки кишечника. Кишечник на чипе — это сложная модель, которая должна учитывать несколько характеристик: клеточный состав (в основном энтероциты и бокаловидные клетки), структурные особенности (ворсинки и слизь) и динамические характеристики (движения кишечника, называемые перистальтикой).

Кимура и др. [1] создали модель кишечника с двумя независимыми каналами, разделенными полупроницаемой мембраной, на которую клетки инокулируют и культивируют.

Гарвардский институт Wyss также реализовал «кишечник на чипе» с тем же принципом, который также периодически растягивается, чтобы имитировать перистальтическое движение кишечника. Кроме того, исследователи смогли выращивать обычные кишечные микробы внутри этого органа на чипе [2].

Печень на микросхеме

Печень на чипе — это ключевой элемент для оценки токсичности лекарств.Фактически половина отмены лекарств происходит из-за острой токсичности для печени.

Midwoud et al [3] разработали микрожидкостную печень на чипе, которая объединяет срезы печени и кишечника в компартменты с последовательной перфузией между компартментами с целью исследования межорганных взаимодействий.

Легкое на микросхеме

Эпителий легких подвержен различным воздействиям окружающей среды, таким как патогены или загрязнение. Таким образом, легкое на кристалле станет отличной моделью для экологических приложений.

Huh et al. [4] культивирование эпителиальных, альвеолярных эпителиальных и иммунных клеток на гибкой мембране. Культуральная среда закачивается в нижний канал для имитации кровотока через микрососуды легких. Два боковых полых канала периодически надуваются и сдуваются для имитации физиологических дыхательных движений.

Печень на кристалле: в ногу с технологиями

Предыдущие решения

Для печени уже разработано множество модельных систем in vitro.Их основная цель заключалась в изучении потенциальных побочных эффектов химикатов и лекарств. С этой целью использовались срезы ткани печени, перфузируемая печень и в основном иммортализованные клеточные линии и изолированные клетки печени [4]. Несмотря на постоянное расширение применения этих традиционных моделей in vitro, они не могут полностью заменить модели на животных для прогнозирования токсичности у людей. Фактически, они представляют собой множество проблемных ограничений: в основном это потеря жизнеспособности, ограниченная пропускная способность и снижение специфических функций печени.Чтобы предотвратить это, исследуются совместные культуры различных типов клеток с гепатоцитами (для предотвращения деспециализации клеток) и трехмерными тканевыми конструкциями, а также биоискусственная печень. Несмотря на эти разработки, большинство технологий не могут имитировать многогранную физиологию печени в моделях долгосрочного культивирования, особенно в отношении гепатотоксичности, вызванной ацетаминофеном (APAP), и соответствующих зональных эффектов в печени [4].

Решение «печень на чипе»

Технологии «орган на чипе» были предложены в качестве нового поколения моделей in vitro для скрининга кандидатов на лекарства.Внедрение совместных культур с различными типами клеток, зонирование печени и четкая иерархия тканей делают эту технологию наиболее многообещающей на сегодняшний день. Во многих случаях печень на чипе использует биофизические, предварительно сконфигурированные или трехмерные биопечати каркасы для создания трехмерной архитектурной реконструкции. Однако у этих видов строительных лесов также есть свои ограничения, и в идеале было бы лучше провести эту архитектурную реконструкцию без необходимости в строительных лесах.

Эта архитектура также помогает клеткам жить дольше.Следовательно, это позволяет проводить более длительные исследования, которые могут быть важными, особенно для выявления побочных эффектов, для проявления которых требуется больше времени [5].

Технические характеристики печени на чипе

Здесь мы решили представить печень на чипе разработки Weng YS и др .; [6], в котором им удалось сконструировать устройство без подмостей. Фактически, технологии на основе каркаса имеют серьезные ограничения, такие как неотъемлемая стабильность каркаса и его непредсказуемые эффекты на пути передачи сигналов.Им пришлось преодолеть различные проблемы подходов к культивированию без каркасов, такие как отсутствие эффекта зонирования при длительном культивировании органоидов печени или сомнительная физиологическая значимость внеклеточного матрикса (ЕСМ). Идея, лежащая в основе их устройства, заключалась в том, чтобы обойти необходимость в каркасе путем биомимитации реконструкции иерархии тканей с введением первичных звездчатых клеток печени (HSC), чтобы включить физиологически релевантный ECM. Первичные клетки печени были выделены от самцов крыс.Чтобы контролировать сборку первичных клеток в органотипическую иерархию, они использовали микротехнику.

Устройство состояло из гидрофобной полидиметилсилоксановой мембраны (PDMS) с микрорельефом глубиной 150 мкм, которая была изготовлена ​​для многослойного осаждения клеток.

Осажденные клетки были первичными клетками печени, образующими биологическую растущую матрицу на покрытой коллагеном мембране PDMS. Мембрана PDMS, нагруженная клетками, была заключена в камеру для культивирования с гидрофильным отводящим потоком, чтобы гарантировать вертикальное закрепление клеток.Циркуляция между печенью и телом имитировалась перистальтическим насосом в среде между резервуаром и печенью на чипе. Камера для культивирования была шестиугольной, чтобы моделировать функцию воротной вены, а входные отверстия были расположены в каждом углу камеры. Поток вводился радиально из шести дискретных входов в камеру для культивирования. Чтобы имитировать поток из воротной вены в центральную вену, выпускное отверстие было расположено в центре культуры, которое получало поток из входных отверстий.Поток может проходить через структуру, соответствующую печеночному канатику, в радиальном направлении, что может имитировать биомиметический радиальный поток в дольке печени. С помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM) они дополнительно исследовали прогрессивный морфогенез LOC.

Рисунок 3: Принципиальная схема конструкции. Многослойные PLC были нанесены на мембрану PDMS для создания биологической растущей матрицы и гексагональной формы. Из Weng YS и др., 2017, Печень на чипе без каркасов с многомасштабными органотипическими культурами ,
, .

Исследование множественной полярности печени на чипе

Чтобы лучше понять развитие множественных полярностей в печени-на-чипе, они использовали MRP2 для исследования функциональной поляризации и F-актин для структурной поляризации. Фактически, MRP2 является транспортером печени, который расположен на поляризованных апикальных каналах между печеночными канатиками и отвечает за выведение лекарств. Нарушения функции MRP2 связаны с лекарственной устойчивостью и ЛПП [7] [8]. Со своей стороны, F-актин представляет собой цитоскелет коры, который казался идеальным для изучения динамики ремоделирования и сборки клеток во время органогенеза [9] [10] [11].

Результаты, полученные с печенью на чипе

Глобальная жизнеспособность и органотипическая архитектура

Через неделю культура печени на чипе показала хорошую жизнеспособность клеток. Анализ различных изображений культуры четко выявил структуру, похожую на печеночные шнуры, в печени на чипе на 7 день. Наблюдаемые черты напоминают дольку живой печени. За 3 дня перфузии первичные клетки печени были сформированы в кластеры круглой формы на растущей матрице, и поток удалил некоторые нездоровые клетки, создав несколько кластеров клеток среди пустого пространства в устройстве.За одну неделю эти кластеры были постепенно соединены, собраны и организованы в органотипическую архитектуру, которую можно было идентифицировать по типичной синусоидальной стеноподобной морфологии и оконной наноструктуре.

Рисунок 4: схема организации и формы дольки печени.

Что касается ЕСМ, то он был регенерирован, реконструирован и развил текстуру, ориентированную на волокна, что стало отличным результатом для первой культуры без каркасов. На 7-й день эта структура трансформировалась из состояния без каркасов в состояние, при котором соединялись, выравнивались и стабилизировались PLC многослойным образом.В качестве контроля, использованного для дальнейшего сравнения, они также депонировали PLC на гидрофобной мембране PDMS без потока («статическая группа PDMS»). В этой контрольной группе PLC образовывали сфероидальную структуру, которая не оставалась прикрепленной к PDMS и не могла сформировать стабильную многослойную архитектуру после культивирования дольше недели. Это позволило им сделать вывод, что стабильная архитектура клеток и сборка ECM в печени-на-чипе, вероятно, является результатом вертикального закрепления и стимулов горизонтального потока, которые они реализовали.Кроме того, для теста MRP2 после одной недели культивирования печени на чипе распределение MRP2 было оптически реконструировано и напоминало канальцы печени. MRP2 экспрессировался в каждой клетке, а также был поляризован, соединен и повторно собран в наносеть через апикальный домен связанных тяжей гепатоцитов. Что касается F-актина, на 3-й день он экспрессировался и поляризовался в направлении соединения клеточных контактов и клеточной коры, что означало, что имел место межклеточный контакт, а также мембранная интеграция.F-актин поляризовался в периферической коре клеток и образовал трехмерную внутриклеточную скелетную сеть, напоминающую дольку печени. В контрольной культуре экспрессия F-актина исчезла после первой недели.

Исследование функции печени

Через одну и две недели они решили оценить синтез альбумина и мочевины печенью-на-чипе в качестве обратной связи, касающейся состояния конкретных функций печени. Эти два белка синтезируются в печени, что указывает на уровень ее активации.В группе «печень на чипе» через неделю синтез альбумина и мочевины был восстановлен. Через две недели эти концентрации несколько снизились, но все еще оставались значительно выше, чем концентрация, наблюдаемая в контрольной культуре (обычная культура чашки Петри).

Исследование метаболизма лекарственных средств

Чтобы оценить способность к метаболизму лекарств и очистку устройства, они решили количественно оценить активность цитохрома P450 3A4 (CYP 3A4). CYP 3A4 — один из важнейших ферментов, участвующих в метаболизме ксенобиотиков.Они обнаружили, что его активность успешно сохранялась в течение нескольких недель в печени на чипе, и что эта активность была намного выше, чем активность, наблюдаемая в контрольных культурах (как культура чашки Петри, так и статическая культура PDMS). Они также оценивают метаболическую динамику устройства, применяя рифампицин и кетоконзазол в качестве индуктора и ингибитора CYP, соответственно [12]. Через 12 часов приема, на 14 день, метаболическая активность печени на чипе увеличивалась в группе рифампицина и снижалась в группе кетоконзазола.

Рис. 5. Специфические функции печени и метаболическая активность при длительном культивировании LOC. a), b) Производство альбумина и мочевины в LOC, подвергнутых длительному культивированию
; в) Метаболическая активность LOC. Из Weng YS и др., 2017, Печень на чипе без каркасов с многомасштабными органотипическими культурами ,
, .

Дальнейшее применение устройства «печень на чипе»

Заключение исследования

Несмотря на отсутствие каркаса, им удалось разработать печень на чипе, которая, казалось, воспроизводила основные черты архитектуры печени, необходимые для феномена зонирования печени.Это позволило преодолеть упомянутые ранее ограничения, связанные с каркасом. Результаты, касающиеся различных важных функций печени, всегда были намного лучше, чем результаты, полученные с использованием традиционной культуры чашки Петри и статической культуры PDMS. С другой стороны, большинство результатов было получено всего через неделю, что уже хорошо, но недостаточно для дальнейших исследований токсикологии лекарств. Фактически, некоторые побочные эффекты лекарств могут проявиться через более длительный период. Более того, хотя устройство помогло достичь лучших результатов, кажется, что через две недели удельная активность печени снизилась, что может означать потерю специализации.Таким образом, можно сделать некоторые улучшения, в том числе и в отношении сокультуры, в которую мы могли бы добавить другие клетки, вовлеченные в печень, такие как клетки Купфера. Первичные звездчатые клетки печени были изолированы от крыс, что также является ограничением для данной статьи, поскольку мы в дальнейшем хотели бы использовать это устройство для лечения заболеваний, иногда затрагивающих только людей и шимпанзе (например, гепатита B). С глобальной точки зрения, замена этих клеток гепатоцитами человека позволит провести более точные исследования. Еще один способ улучшения — воссоздать желчные протоки, которые еще не исследованы, несмотря на их центральное положение в печени.

Дальнейшие исследования

После того, как эти улучшения будут внесены, многие болезни, такие как гепатит B, выиграют от использования этой функции «печень на чипе». На таком микроприборе уже прошли испытания на другие заболевания. Так обстоит дело с неалкогольной жировой болезнью печени (НАЖБП), которая является наиболее распространенным заболеванием печени в развитых странах [13]. Самым большим осложнением НАЖБП является гепатоцеллюлярная карцинома, которая занимает третье место среди причин рака.

Образцы тканей человека, связанных микрожидкостными каналами, воспроизводят взаимодействия нескольких органов.- ScienceDaily

Инженеры Массачусетского технологического института разработали новую технологию, которую можно использовать для оценки новых лекарств и выявления возможных побочных эффектов до того, как лекарства будут испытаны на людях. Используя микрофлюидную платформу, которая соединяет искусственно созданные ткани из 10 органов, исследователи могут точно воспроизводить взаимодействия человеческих органов в течение нескольких недель, что позволяет им измерять действие лекарств на различные части тела.

Такая система могла бы выявить, например, будет ли лекарство, предназначенное для лечения одного органа, оказывать неблагоприятное воздействие на другой.

«Некоторые из этих эффектов действительно трудно предсказать с помощью моделей на животных, потому что ситуации, которые к ним приводят, являются идиосинкразическими», — говорит Линда Гриффит, профессор педагогических инноваций Школы инженерии, профессор биологической инженерии и машиностроения и один из старшие авторы исследования. «С помощью нашего чипа вы можете распределять лекарство, а затем искать его влияние на другие ткани и измерять воздействие и то, как оно метаболизируется».

Эти чипы также можно использовать для оценки лекарственных препаратов на основе антител и других видов иммунотерапии, которые трудно полностью протестировать на животных, поскольку они предназначены для взаимодействия с иммунной системой человека.

Дэвид Трампер, профессор машиностроения Массачусетского технологического института, и Мурат Чирит, научный сотрудник Департамента биологической инженерии, также являются старшими авторами статьи, опубликованной в журнале Scientific Reports . Ведущие авторы статьи — бывшие постдоки Массачусетского технологического института Коллин Эдингтон и Вен Ли Келли Чен.

Моделирующие органы

При разработке нового лекарства исследователи определяют мишени для лекарств на основе того, что они знают о биологии болезни, а затем создают соединения, которые влияют на эти мишени.По словам Гриффита, доклинические испытания на животных могут предоставить информацию о безопасности и эффективности препарата до начала тестирования на людях, но эти тесты могут не выявить потенциальных побочных эффектов. Кроме того, лекарства, которые работают на животных, часто не проходят испытания на людях.

«Животные не представляют людей во всех аспектах, которые необходимы для разработки лекарств и понимания болезней», — говорит Гриффит. «Это становится все более очевидным по мере того, как мы рассматриваем все виды наркотиков».

Осложнения также могут возникать из-за различий между отдельными пациентами, включая их генетический фон, влияние окружающей среды, образ жизни и другие лекарства, которые они могут принимать.«Очень часто вы не видите проблем с лекарством, особенно с тем, что может быть широко прописано, пока оно не поступит на рынок», — говорит Гриффит.

В рамках проекта, возглавляемого Агентством перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA), Гриффит и ее коллеги решили разработать технологию, которую они назвали «физиом на чипе», которая, по их мнению, может предложить способ моделирования потенциальных эффектов лекарств. точнее и быстрее. Чтобы добиться этого, исследователям потребовалось новое оборудование — платформа, которая позволяла бы тканям расти и взаимодействовать друг с другом, а также сконструированные ткани, которые точно имитировали бы функции человеческих органов.

До запуска этого проекта никому не удавалось соединить на одной платформе более нескольких различных типов тканей. Более того, большинство исследователей, работающих над этим типом чипа, работали с закрытыми микрофлюидными системами, которые позволяют жидкости течь внутрь и наружу, но не предлагают простой способ манипулировать тем, что происходит внутри чипа. Эти системы также требуют внешних насосов.

Команда Массачусетского технологического института решила создать открытую систему, которая, по сути, снимает крышку и упрощает управление системой и удаление образцов для анализа.Их система, адаптированная на основе технологии, которую они ранее разработали и коммерциализировали через британскую CN BioInnovations, также включает несколько бортовых насосов, которые могут контролировать поток жидкости между «органами», воспроизводя циркуляцию крови, иммунных клеток и белков через человеческое тело. Насосы также позволяют оценивать более крупные сконструированные ткани, например опухоли внутри органа.

Сложные взаимодействия

Исследователи создали несколько версий своего чипа, связывающего до 10 типов органов: печень, легкие, кишечник, эндометрий, мозг, сердце, поджелудочную железу, почки, кожу и скелетные мышцы.Каждый «орган» состоит из скоплений от 1 до 2 миллионов клеток. Эти ткани не воспроизводят весь орган, но они выполняют многие из его важных функций. Примечательно, что большинство тканей поступает непосредственно из образцов пациентов, а не из клеточных линий, которые были разработаны для лабораторного использования. «С этими так называемыми« первичными клетками »труднее работать, но они предлагают более репрезентативную модель функции органов, — говорит Гриффит.

Используя эту систему, исследователи показали, что они могут доставлять лекарство в ткани желудочно-кишечного тракта, имитируя пероральный прием лекарства, а затем наблюдать, как лекарство транспортируется в другие ткани и метаболизируется.Они могли измерить, куда попали лекарства, их действие на различные ткани и как они расщеплялись. В связанной публикации исследователи смоделировали, как лекарства могут вызывать неожиданный стресс для печени, делая желудочно-кишечный тракт «проницаемым», позволяя бактериям проникать в кровоток и вызывать воспаление в печени.

Гриффит считает, что наиболее непосредственное применение этой технологии связано с моделированием двух-четырех органов. В настоящее время ее лаборатория разрабатывает модельную систему для болезни Паркинсона, которая включает мозг, печень и ткани желудочно-кишечного тракта, которую она планирует использовать для исследования гипотезы о том, что бактерии, обнаруженные в кишечнике, могут влиять на развитие болезни Паркинсона.

Другие приложения включают моделирование опухолей, которые метастазируют в другие части тела, говорит она.

«Преимущество нашей платформы состоит в том, что мы можем масштабировать ее вверх или вниз и использовать множество различных конфигураций», — говорит Гриффит. «Я думаю, что в этой области произойдет переходный период, когда мы начнем получать больше информации из системы из трех или четырех органов, и она начнет становиться конкурентоспособной по стоимости, потому что информации, которую вы получаете, очень много.