Heart-on-a-chip modellen bestaan al enkele jaren. Daarbij worden levende hartspiercellen op een computerchip gekweekt. Op die manier kan met deze microfluïdische apparaten een menselijk hart op microschaal worden nagebootst. Het is een waardevolle ontwikkeling die ingezet kan worden bij de preklinische ontwikkeling van medicijnen. Voor zijn promotieonderzoek ontwikkelde Aisen Gabriel de Sá Vivas een zogenoemd fluidic circuit board. Eind november verdedigde hij zijn proefschrift.
De Sá Vivas was op zoek naar een oplossing voor een van de meest complexe uitdagingen bij de ontwikkeling van heart-on-a-chip apparaten. In de praktijk is het opzetten van de celculturen op deze systemen vaak erg complex. Door de bijzonder kleine schaal van het heart-on-a-chip is de omgeving van de cellen bijzonder gevoelig voor veranderingen.
Heart-on-a-chip
De grootste uitdaging, voor alle organ-on-a-chip ontwikkelingen, ligt in het aansluiten van alle microfluïdische buizen, de zogenoemde microfluïdische interfacing. De oplossing die Aisen Gabriel de Sá Vivas ontwikkelde maakt gebruik van een door hem ontwikkeld fluidic circuit board, een vloeibaar circuit met standaardverbindingen om heart-on-a-chip-apparaten zonder buisjes met elkaar te verbinden.
Het complexe proces voor het verbinden van de componenten met buizen wordt daardoor overbodig. "Ik gebruikte ISO 22916 en industriële standaardverbindingen voor de verschillende microfluïdische componenten. Organ-on-Chip apparaten kunnen echt profiteren van het overnemen van verbindingsstandaarden", aldus Vivas.
Mirco-omgeving
Vivas ontwikkelde voor zijn onderzoek een nieuw heart-on-a-chip om de werking van zijn uitvinding aan te tonen. Daarvoor combineerde hij hartcellen en endotheelcellen gedifferentieerd uit menselijke pluripotente stamcellen. Deze cellen kunnen zich tijdens de groei in verschillende cellen van het menselijk lichaam doorontwikkelen.
Door de cellen elektrisch te stimuleren met behulp van een speciaal deksel van 3D-geprinte elektroden, wordt een realistischere samentrekking van het hartweefsel gecreëert. Daardoor ontstaat een realistischere micro-omgeving voor het testen van geneesmiddelen.
Aisen Gabriel de Sá Vivas was promovendus in de onderzoeksgroep Biomedical and Environmental Sensorsystems (BIOS; faculteit EEMCS). Zijn begeleiders waren Prof Dr Robert Passier en Prof Dr Ir Alfred van den Berg (beiden onderdeel van MESA+). Vivas verdedigde onlangs zijn proefschrift, getiteld "Microfluidic and Microengineered Systems for Automated Cardiac Organ-on-a-Chip Tissue Culture".
