×

NIST'in Çip Üzerinde Kalbi: Kardiyovasküler Araştırmaların Geleceğini Şekillendiren Mikroakışkan Bir Mucize

Kredi: N. Hanacek/NIST

NIST'in Çip Üzerinde Kalbi: Kardiyovasküler Araştırmaların Geleceğini Şekillendiren
 Mikroakışkan Bir Mucize

(Güncelleme 2 Mayıs2024)



Aşağıdaki haber yazısı  NIST (The National Institute of Standards and Technology- Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü)  web sitesinin haberler bölümünden  NIST kuruluşundan izin alınarak  kullanılmıştır. Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (NIST), hakları saklıdır. 

Kaynak: 
https://www.nist.gov/news-events/news/2024/02/nists-heart-chip-microfluidic-marvel-shaping-future-cardiovascular-research

Haber yazısı NIST web sitesindeki orjinal İngilizce versiyonundan  alınarak  ETP Sabri Günaydın    tarafından yapay zeka çeviri yazılımları kullanarak Türkçe'ye tercüme edilerek düzenlenmiştir. NIST 'in  Türkçe çeviri ile ilgili sorumluluğu yoktur. ETP  Türkçe çeviri ve düzenleme sorumluluğunu üstlenir.

Türkçe çeviride  göreceğiniz olası hataları " iletisim@etp.com.tr "  adresine e-posta göndermenizi rica ederiz. 

Bu haber yazısının  ETP Portalımızda yayını ile ilgili bize izin vererek destek ve kılavuz olan   NIST Genel Merkez "Halkla  İlişkiler Ofisi Direktörü"  Ms. Jennifer Huergo'ya, Genel Merkez Hakla İlişkiler Ofisi'nden Mr.Lawrence Goodman'a ,  medya irtibat grubundan "Halkla İlişkiler Uzmanı"  Ms. Katie Palubicki 'ye teşekkür ederiz. 




Kredi: N. Hanacek/NIST
•    NIST, kardiyovasküler hastalıkları incelemek için insan benzeri modelleri taklit eden bir sistem geliştirdi.
•    Çip üzerinde kalp, ilaç geliştirmede hayvan deneylerinden uzaklaşmaya yönelik ulusal çabalarla uyumludur.
•  Çip üzerinde kalbi de içeren çip üzerinde organ paketi, daha güvenli, daha hızlı ve daha hassas ilaç geliştirilmesine yardımcı olmaktadır.

Editörün Notu (2 Mayıs 2024): Bu haber, NIST'teki çip üzerinde kalp sisteminin halen geliştirme aşamasında olduğunu ve referans verilen Lab on a Chip makalesinin bilim camiasında bu teknoloji üzerine yapılan çalışmaların bir incelemesi olduğunu açıklığa kavuşturmak üzere güncellenmiştir.

Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü'ndeki (NIST) araştırmacılar, hücre davranışını gerçek zamanlı olarak ölçebilen biyoelektronik cihazlar geliştirdi. Araştırmacılar bu bileşenleri çip üzerinde kalp (HoC) olarak bilinen bir sistemin kendi versiyonuna entegre ediyorlar. Bu teknoloji, büyük ölçüde hayvan testlerine dayanan geleneksel kardiyovasküler ilaç geliştirmenin sınırlamalarını ele almayı amaçlamaktadır. HoC, insan kardiyovasküler sisteminin temel yönlerini bir laboratuvar ortamında yakalayarak, hayvan testlerinin insan vücudunun daha doğru bir temsiliyle değiştirilmesine yardımcı olma ve böylece ilaç geliştirme zaman çizelgelerini kısaltma ve maliyetleri düşürme olasılığını taşıyor. 

NIST araştırmacıları kısa süre önce bilim camiasındaki çabaları içeren teknolojinin durumunu dergideki bir inceleme makalesinde inceledi (Lab on a Chip). NIST'in HoC üzerindeki çalışması, insan vücudunun organ işlevlerini 3 boyutlu bir düzenlemede taklit eden bir "vücut küpü" de dahil olmak üzere, ajansta geliştirilmekte olan daha büyük bir çip üzerinde organ paketinin bir parçasıdır.

HoC, kalp içindeki hücrelerin karmaşık etkileşimlerini küçük bir çip üzerinde yakalayan bir cihazdır. Çip üzerinde kalbin gerçek tasarımı değişir, ancak tipik olarak bir polimer tabakası üzerine basılmış bir mikrokanal ağından oluşan küçük, şeffaf veya yarı şeffaf bir çiptir. Bu mikro kanallar, insan kalbinde bulunan kan damarlarını taklit etmek için karmaşık bir şekilde tasarlanmıştır. Araştırmacılar, davranışlarını manipüle etmek ve gözlemlemek için insan kalp hücrelerini bu mikrokanalların içine yerleştiriyor. Araştırmacılar onları bağımsız olarak uyarabilir veya bir ilacın verilmesi gibi farklı koşullar altında davranışlarını gözlemleyebilirler.


 

 
Çip üzerindeki kalp, bir polimer tabakası üzerine basılmış bir mikrokanal ağından oluşur. Kalp hücreleri  tepkileri  işlemek  ve gözlemlemek için bu mikrokanalların içine yerleştirilir.
Kredi: N. Hanacek/NIST



Bu sistemin geliştirilmesine öncülük eden NIST araştırmacısı Darwin Reyes'e göre, NIST'in tasarladığı çip üzerinde kalp, gerçek bir kalbin koşullarını taklit etmeyi amaçlıyor. Amaç, kök hücreleri kalp hücrelerine dönüştürmek için ortamı manipüle etmek ve bir kalp atışı üretmek için bir vücutta yaptıkları gibi kasılmalarını ve gevşemelerini sağlamaktır. 

Çip üzerinde organ sisteminin "kalbi", araştırmacıların küçük miktarlardaki sıvıları hassas bir şekilde kontrol edebildiği ve manipüle edebildiği minyatür bir tesisat sistemi olan mikroakışkanlar olarak adlandırılan bir şeyde yatmaktadır. Araştırmacılar laboratuvarda küçük çipler üzerinde gelişmiş organ ve doku modelleri oluşturmak için mikroakışkanları kullanıyor. 

Reyes'e göre biyoelektronik cihaz birçok farklı hücre tipiyle kullanılabilir. HoC projesi için araştırmacılar kalp hücrelerini kullanıyor, ancak sistemin özelleştirilmiş bir versiyonu, davranışlarını görsel ve elektronik olarak izlemek için diğer hücrelerle birlikte kullanıldı. 

Araştırmacılar kalbe ek olarak çeşitli organların durumlarını taklit eden çipler oluşturabilir ve hatta bu çipler çoklu organ sistemi oluşturmak için birbirine bağlanabilir. Örneğin, kalp ve karaciğerin belirli ilaçlara veya tıbbi koşullara yanıt olarak nasıl etkileşime girdiğini simüle etmek için bir çip üzerinde kalp, bir çip üzerinde karaciğere bağlanabilir. Bu yaklaşım, insan vücudunda farklı organların birlikte nasıl çalıştığına dair daha kapsamlı bir anlayış sağlar. NIST, bu cihazlardaki belirsizlik kaynaklarını anlamak ve insan fizyolojisini mikro ölçekte gerçekçi bir şekilde temsil edecek tasarım ve üretim tekniklerini geliştirmek için çalışmaktadır.


Hayvan Deneylerini  Yeniden Düşünmek

Geleneksel ilaç geliştirmede hayvanlar genellikle denek olarak kullanılır. Ancak hayvan fizyolojisi insan fizyolojisine tam olarak uymamaktadır. Bir ilaç hayvan denekler üzerinde yapılan bir deneyi geçebilir ancak daha sonra insan deneylerinde  başarısız olabilir. Bu sadece ilaç deney sürecini geciktirmekle kalmaz, aynı zamanda insan denekleri ilacın olumsuz etkilerine maruz kalma riskiyle karşı karşıya bırakır. Ayrıca, hayvanlar üzerinde yapılan deneylerin  etik olup olmadığı konusunda da tartışmalar devam etmektedir.

Reyes, "Nihai hedef, mümkünse hayvan deneylerini tamamen atlayabilmek," dedi. "Bu aynı zamanda ilaçların deneylerini gerçekleştirmek  için gereken süreyi de kısaltacak ve ilaçların daha ucuza mal olmasını sağlayacaktır."


2022 yılında Başkan Joe Biden FDA Modernizasyon Yasası 2.0'ı  imzaladı. Yasa tasarısı, her yeni ilaç geliştirme protokolü için hayvan deneylerini  zorunlu kılan 1938 tarihli Federal Gıda, İlaç ve Kozmetik Yasasını esasen revize etmektedir. Geçtiğimiz yüzyıl boyunca bu zorunluluk, ilaçlar ve tıbbi cihazlar için belirli kalite ve güvenlik standartlarını sağlamayı amaçlarken, bilimdeki son gelişmeler, çip üzerinde organ sistemleri de dahil olmak üzere hayvan deneylerine giderek daha uygulanabilir alternatifler sunmaya başladı.


Çip Üzerinde Organ Teknolojisinin Standartlaştırılması için Küresel İşbirliği

Bu yeni teknolojinin geliştirilmesi bir boşlukta yapılmıyor. Dünyanın dört bir yanındaki araştırmacılar, ilaç geliştirmede yeni bir çağ başlatmak için benzer mikroakışkan cihazlar üzerinde çalışıyor. Ancak bunu gerçeğe dönüştürmek için standardizasyona, yani bu teknolojiler için tutarlı yönergeler ve kurallar oluşturmaya ihtiyaç var. Bu sadece düzenleyici onayların alınmasına yardımcı olmakla kalmaz, aynı zamanda bilimsel, endüstriyel ve tıbbi topluluklarda daha iyi kabul görmesini sağlar. NIST, dünya çapındaki bilimsel kuruluşlarla birlikte bu teknolojiye yönelik standartların geliştirilmesinde aktif bir katılımcıdır.

Reyes, "Şu anda yapılmakta olanın ve gittiğimiz yerin dışında ne kadar işbirlikçi araştırma olursa, bu teknoloji o kadar iyi olacak" dedi.


Kardiyovasküler Odağın Ötesinde Genişleyen Ufuklar

HoC kardiyovasküler ilaç geliştirmeye odaklanmış olsa da, OoC yetenekleri belirli bir organın ötesine uzanmaktadır. Sistem, kanser araştırmalarıyla ilgili olanlar da dahil olmak üzere çeşitli hücre tiplerine uygulanabilir. 

Reyes, "Kanser hücrelerinin hareketini ve saldırganlığını gerçek zamanlı olarak nasıl izleyebileceğimizi anlamak için deney aşamasındayız" dedi. "Umudumuz, gelecekte, daha fazla deneyle, sistemin tanıya yardımcı olabilecek kanser hücresi saldırganlığı ölçümleri sağlayabilmesidir."

Titiz  standartlarla desteklenen bu yeni teknolojinin geliştirlmesi,  ilaç geliştirmenin hassasiyet, verimlilik ve yüksek etik hususlarla karakterize edildiği bir geleceğe doğru önemli bir adımı işaret ediyor.

________________________________________
Bildiri: Derrick Butler ve Darwin R. Reyes. Çip Üzerinde Kalp Sistemi: Hastalık Modelleme ve İlaç Tarama Uygulamaları. Çip Üzerinde Laboratuvar. Çevrimiçi yayınlandı Şubat 6, 2024. DOI: 10.1039/D3LC00829K


Kaynak: 
https://www.nist.gov/news-events/news/2024/02/nists-heart-chip-microfluidic-marvel-shaping-future-cardiovascular-research


NIST hakkında

Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (NIST) 1901'de kuruldu ve şu anda ABD Ticaret Bakanlığı'nın bir parçası. NIST, ülkenin en eski fizik bilimi laboratuvarlarından biridir. Kongre, ajansı o dönemde ABD'nin endüstriyel rekabet gücüne yönelik büyük bir sorunu ortadan kaldırmak için kurdu: Birleşik Krallık, Almanya ve diğer ekonomik rakiplerin yeteneklerinin gerisinde kalan ikinci sınıf bir ölçüm altyapısı.

Akıllı elektrik şebekesi ve elektronik sağlık kayıtlarından atom saatlerine, gelişmiş nanomateryallere ve bilgisayar çiplerine kadar sayısız ürün ve hizmet, bir şekilde Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü tarafından sağlanan teknolojiye, ölçüme ve standartlara dayanmaktadır.

Günümüzde NIST ölçümleri, en küçük teknolojileri, tek bir insan saçının ucuna on binlercesinin sığabileceği kadar küçük nano ölçekli cihazlardan, depreme dayanıklı gökdelenlere ve küresel iletişim ağlarına kadar insan yapımı yaratımların en büyük ve en karmaşıklarına kadar desteklemektedir. .

Misyon

Ölçüm bilimini, standartları ve teknolojiyi ekonomik güvenliği artıracak ve yaşam kalitemizi artıracak şekilde geliştirerek ABD'nin yenilikçiliğini ve endüstriyel rekabet gücünü teşvik etmek.

Görüş

NIST, kritik ölçüm çözümleri oluşturma ve adil standartları teşvik etme konusunda dünya lideri olacak. Çabalarımız yeniliği teşvik ediyor, endüstriyel rekabeti teşvik ediyor ve yaşam kalitesini artırıyor.

Temel yeterlilik
  • Ölçüm bilimi
  • Titiz izlenebilirlik
  • Standartların geliştirilmesi ve kullanılması
Temel değerler

NIST, hem geçmişimize hem de mevcut çalışmalarımıza yansıyan güçlü değerlere sahip bir kuruluştur. NIST liderliği ve personeli, güvenli ve herkese saygılı, yüksek performanslı bir ortam sağlamak için bu değerleri koruyacaktır.
  • Azim: Paydaşlarımız için sürekli etki ve alaka sağlamak amacıyla geleceği bilimsel bilgi ve hayal gücüyle planlayarak uzun vadeli bir bakış açısına sahibiz.
  • Dürüstlük: Etik, dürüst, bağımsızız ve objektif bir bakış açısı sağlıyoruz.
  • Kapsayıcılık: Çok disiplinli zorluklara en iyi çözümleri elde etmek amacıyla hem NIST içindeki hem de dışındaki insan ve fikir çeşitliliğinden yararlanmak için işbirliği içinde çalışıyoruz.  
  • Mükemmellik: Yaptığımız her şeyde birinci sınıf sonuçlar elde etmek ve sürekli iyileştirme sağlamak için titizlik ve eleştirel düşünme uygularız.

 
Paylaş:
E-BÜLTEN KAYIT
Güncel makalelerimizden haberdar olmak için e-bültene kayıt olun!
Sosyal Medyada Bizi Takip Edin!
E-Bülten Kayıt