Movimenti fluidi sulla cornea replicati per test antifarmaco migliorati / Fluid movements on cornea replicated for improved drug tests

 Movimenti fluidi sulla cornea replicati per test antifarmaco migliorati / Fluid movements on cornea replicated for improved drug tests

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Cornea su chip / Cornea-on-a-chip

I ricercatori giapponesi hanno sviluppato un dispositivo che sposta i fluidi sulle cellule della cornea, un progresso che potrebbe portare a test antidroga più accurati sull'occhio umano.

Gli scienziati dell'Institute for Integrated Cell-Material Sciences (iCeMS) dell'Università di Kyoto sperano che le loro scoperte, pubblicate su  Lab on a Chip, contribuiscano a migliorare lo sviluppo e la sperimentazione di farmaci oftalmici ed a far progredire la comprensione di come il battito delle palpebre influisca sulla superficie corneale.

La cornea è un disco trasparente che ricopre la superficie centrale dell'occhio e funge da barriera protettiva contro polvere, germi ed altri oggetti potenzialmente dannosi.

Gli scienziati possono testare i farmaci oftalmici somministrandoli negli occhi dei conigli. I conigli ammiccano molto meno degli esseri umani, quindi i farmaci hanno maggiori probabilità di permeare la cornea del coniglio ed entrare nell'occhio. In alternativa, gli scienziati utilizzano minuscoli pozzetti contenenti cellule corneali umane. Ma anche in questo caso, le cellule non sono esposte al normale ambiente di un occhio umano vivente.

Rodi Abdalkader, scienziato farmaceutico dell'Università di Kyoto, e Ken-ichiro Kamei, microingegnere, hanno collaborato per sviluppare un dispositivo che supera questi problemi.

Hanno stampato in 3D un dispositivo contenente quattro canali superiori e quattro inferiori, separati da una membrana porosa trasparente in poliestere. Le cellule corneali vengono incubate in ciascun canale superiore, sopra la membrana. Dopo sette giorni, si dice che formino una barriera di cellule che separa i canali superiori da quelli inferiori. Il fluido viene quindi fatto passare attraverso il dispositivo per emulare la pressione esercitata su un lato della cornea dal battito di ciglia e dal movimento delle lacrime, e sull'altro lato dal fluido dell'occhio interno.

Hanno scoperto che questo movimento modificava la forma delle cellule ed aumentava la produzione di filamenti, che mantengono le cellule corneali flessibili ed elastiche.

"È stato davvero interessante scoprire che uno stimolo simile al battito delle palpebre ha un impatto biologico diretto su queste cellule", ha affermato Abdalkader in una nota. "Sbattiamo le palpebre frequentemente ed inconsciamente, in ogni momento. A ogni battito di ciglia, sulla barriera corneale viene applicata una sollecitazione di taglio che induce il sistema di contro-difesa della cornea a secernere filamenti fibrosi, come la cheratina, per contrastare gli effetti dello stress".

Il dispositivo consente inoltre di testare simultaneamente quattro campioni diversi in condizioni simili.

"Riteniamo che questa piattaforma aprirà la strada ad un migliore sviluppo di farmaci oculari ed ad ulteriori indagini sugli effetti dello stress da taglio causato dal battito delle palpebre sulla superficie dell'occhio", ha affermato Abdalkader.

ENGLISH

Researchers in Japan have developed a device that moves fluids over cornea cells, an advance that could lead to more accurate drug testing on the human eye.

The scientists at Kyoto University's Institute for Integrated Cell-Material Sciences (iCeMS) hope their findings, reported in Lab on a Chip, will help improve ophthalmic drug development and testing, and advance understanding of how blinking affects the corneal surface.

The cornea is a transparent disc covering central surface of the eye and it acts as a protective barrier against dust, germs, and other potentially damaging objects.

Scientists can test ophthalmic drugs by administering them into rabbit's eyes. Rabbits blink significantly less than humans, so drugs have more chance of permeating the rabbit's cornea and enter into the eye. Alternatively, scientists use tiny wells containing human corneal cells. But here also, the cells aren't exposed to the normal environment of a living human eye.

Kyoto University pharmaceutical scientist Rodi Abdalkader and micro-engineer Ken-ichiro Kamei collaborated to develop a device that overcomes these issues.

They 3D-printed a device that contains four upper and four lower channels, separated by a clear polyester porous membrane. Corneal cells are incubated in each upper channel on top of the membrane. After seven days, they are said to form a barrier of cells that separates the upper and lower channels. Fluid is then moved through the device to emulate the pressure exerted on one side of the cornea by a blinking eyelid and moving tears, and on the other side by the fluid of the inner eye.

They found that this movement changed the shape of the cells and increased the production of filaments, which keep corneal cells flexible and elastic.

"It was really interesting to find that an eye-blinking-like stimulus has a direct biological impact on these cells," Abdalkader said in a statement. "We blink frequently and unconsciously all the time. With each blink, a shear stress is applied on the corneal barrier that causes the cornea counter-defence system to secrete fibrous filaments, like keratins, to overcome the effects of the stress."

The device also allows testing of four different samples under similar conditions simultaneously.

"We believe this platform will pave the way for improved ocular drug development, and further investigations into the effects of the shear stress caused by eye blinking on the eye's surface," said Abdalkader.

Da:

 https://www.theengineer.co.uk/content/news/fluid-movements-on-cornea-replicated-for-improved-drug-tests?utm_source=content_recommendation&utm_medium=blueconic