Simulation von Arzneimittelkonzentrationen in PDMS-Organchips
2021
Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering at Harvard University, Boston, USA
Mikrofluidische Organ-Chip-Zellkulturen werden häufig aus Polydimethylsiloxan (PDMS) hergestellt, da es biokompatibel, transparent, elastomer und sauerstoffdurchlässig ist. Allerdings können hydrophobe kleine Moleküle an PDMS absorbiert werden, was die Vorhersage von Arzneimittelreaktionen erschwert. Hier wird ein kombinierter experimenteller und rechnerischer Ansatz beschrieben, der räumliche und zeitliche Konzentrationsprofile von Arzneimitteln in 3D unter kontinuierlicher Dosierung in mikrofluidischen Zweikanal-Organ-Chips simuliert, die mit Bronchialepithel und pulmonalem mikrovaskulärem Endothel ausgekleidet sind. Diese Strategie umfasst die Entwicklung einer Simulation der Arzneimittelabsorption in einem PDMS-Organ-Chip sowie die experimentelle Quantifizierung der Diffusions- und Verteilungskoeffizienten des Arzneimittels. Das Rechenmodell wird dann verwendet, um die Wirkstoffkonzentrationen abzuschätzen, die die Zellen zu jedem Zeitpunkt in den mikrofluidischen Kanälen des Chips erfahren. Angewandt wurde die Methode, um die Konzentrationen des Malariamedikaments Amodiaquin zu simulieren, wenn es kontinuierlich unter Strömung in menschlichen Atemwegschips verabreicht wird. Diese Strategie kann den Substanzverlust aufgrund der PDMS-Absorption in jeder Gerätezusammensetzung abschätzen und sollte daher dazu beitragen, die Versuchsplanung und Analyse von Dosis-Wirkungs-Studien und Toxizitätsstudien in PDMS-Organchips zu verbessern.
Simulating drug concentrations in PDMS microfluidic organ chips
Donald E. Ingber
Eingestellt am: 08.09.2022
[1] https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/lc/d1lc00348h
