Il nuovo dispositivo "cornea-on-a-chip" può riprodurre la pressione delle lacrime in movimento all'interno di una palpebra lampeggiante, e può testare più accuratamente gli effetti dei farmaci sull'occhio umano. Credito:Mindy Takamiya/Università di Kyoto iCeMS
I ricercatori dell'Institute for Integrated Cell-Material Sciences (iCeMS) dell'Università di Kyoto hanno sviluppato un dispositivo che sposta i fluidi sulle cellule corneali in modo simile al movimento delle lacrime su un battito di ciglia. Gli scienziati sperano che le loro scoperte, riportato sul giornale Laboratorio su un chip , contribuirà a migliorare lo sviluppo e la sperimentazione di farmaci oftalmici, e migliorare la comprensione di come il battito delle palpebre influisce sulla superficie corneale.
La cornea è il disco trasparente che ricopre la superficie centrale dell'occhio. Agisce come barriera protettiva contro la polvere, germi, e altri oggetti potenzialmente dannosi.
Un modo in cui gli scienziati testano i farmaci oftalmici è somministrarli negli occhi del coniglio. Ma i conigli battono le palpebre molto meno degli umani, quindi i farmaci hanno più possibilità di permeare la cornea del coniglio ed entrare nell'occhio. In alternativa, gli scienziati usano minuscoli pozzetti contenenti cellule corneali umane. Ma anche qui, le cellule non sono esposte all'ambiente normale di un occhio umano vivente.
Lo scienziato farmaceutico dell'Università di Kyoto Rodi Abdalkader e il microingegnere Ken-ichiro Kamei hanno collaborato per sviluppare un dispositivo che supera questi problemi. Hanno stampato in 3-D un dispositivo che contiene quattro canali superiori e quattro inferiori, separato da una membrana porosa in poliestere trasparente. Le cellule corneali vengono incubate in ciascun canale superiore sopra la membrana. Dopo sette giorni, formano una barriera di cellule che separa i canali superiore e inferiore. Il fluido viene quindi spostato attraverso il dispositivo per emulare la pressione esercitata su un lato della cornea da una palpebra lampeggiante e lacrime in movimento, e dall'altra parte dal fluido dell'occhio interno.
Il dispositivo di nuova concezione Credito:Kyoto University iCeMS
interessante, hanno scoperto che questo movimento ha cambiato la forma delle cellule e ha aumentato la produzione di filamenti, che sono noti per mantenere le cellule corneali flessibili ed elastiche.
"È stato davvero interessante scoprire che uno stimolo simile a quello di un battito di ciglia ha un impatto biologico diretto su queste cellule, " dice Abdalkader. "Sbattiamo le palpebre frequentemente e inconsciamente tutto il tempo. Ad ogni battito di ciglia, viene applicato uno shear stress sulla barriera corneale che induce il sistema di controdifesa corneale a secernere filamenti fibrosi, come la cheratina, per superare gli effetti dello stress”.
Non solo il dispositivo emula l'ammiccamento umano durante l'utilizzo di cellule umane, ma consente anche di testare contemporaneamente quattro campioni diversi in condizioni simili.
"Riteniamo che questa piattaforma aprirà la strada a un migliore sviluppo di farmaci oculari, e ulteriori indagini sugli effetti dello stress da taglio causato dal battito delle palpebre sulla superficie dell'occhio, "dice Abdalkader.
