3 डी प्रिंटेड ऑर्गन-ऑन-ए-चिप मई पशु परीक्षण बदलें

हार्वर्ड विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने एकीकृत संवेदना के साथ पहली पूरी तरह से 3 डी-मुद्रित अंग-ऑन-ए-चिप बनाया है। पूरी तरह से स्वचालित, डिजिटल विनिर्माण प्रक्रिया द्वारा निर्मित, 3 डी-प्रिंटेड हार्ट-ऑन-ए-चिप को अनुकूलित रूप के कारकों में जल्दी से गढ़ा जा सकता है, जिससे शोधकर्ताओं को अल्पकालिक और दीर्घकालिक अध्ययन के लिए आसानी से विश्वसनीय डेटा एकत्र करने की अनुमति मिलती है।

विनिर्माण के लिए यह नया तरीका एक दिन शोधकर्ताओं को तेजी से अंगों-चिप्स को डिजाइन करने की अनुमति दे सकता है, जिसे माइक्रोफ़िज़ियोलॉजिकल सिस्टम के रूप में भी जाना जाता है, जो एक विशिष्ट बीमारी या यहां तक ​​कि एक रोगी की कोशिकाओं के गुणों से मेल खाते हैं।

अनुसंधान प्रकृति सामग्री में प्रकाशित हुआ है।

कागज और पोस्टडॉक्टरल फेलो के पहले लेखक जोहान उरिक लिंड ने कहा, '' ऑन्स-चिप्स के निर्माण के लिए यह नया कार्यक्रम न केवल हमें संवेदनशीलता को एकीकृत करके सिस्टम के डिजाइन को आसानी से बदलने और अनुकूलित करने की अनुमति देता है, बल्कि डेटा अधिग्रहण को भी सरल बनाता है। '' हार्वर्ड जॉन ए। पॉलसन स्कूल ऑफ इंजीनियरिंग और एप्लाइड साइंसेज (एसईएएस) में। लिंड हार्वर्ड विश्वविद्यालय में जैविक रूप से प्रेरित इंजीनियरिंग के लिए वाइस इंस्टीट्यूट में एक शोधकर्ता है।

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'हमारे microfabrication दृष्टिकोण इन विट्रो टिशू इंजीनियरिंग, टॉक्सिकोलॉजी और ड्रग स्क्रीनिंग अनुसंधान के लिए नए रास्ते खोलता है,' किट पार्कर, एसईएएस में बायोइंजीनियरिंग और एप्लाइड फिजिक्स के टार फैमिली प्रोफेसर ने कहा, जिन्होंने अध्ययन का सह-संचालन किया। पार्कर Wyss संस्थान के एक कोर संकाय सदस्य भी हैं।

ऑर्गन्स-ऑन-चिप्स देशी ऊतक की संरचना और कार्य की नकल करते हैं और पारंपरिक पशु परीक्षण के एक आशाजनक विकल्प के रूप में उभरे हैं। हार्वर्ड के शोधकर्ताओं ने माइक्रोफिजियोलॉजिकल सिस्टम विकसित किया है जो कि फेफड़ों, दिल, जीभ और आंतों के माइक्रोआर्किटेक्चर और कार्यों की नकल करता है।

हालांकि, अंगों पर चिप्स के लिए निर्माण और डेटा संग्रह की प्रक्रिया महंगी और श्रमसाध्य है। वर्तमान में, इन उपकरणों को एक जटिल, बहु-चरण लिथोग्राफिक प्रक्रिया का उपयोग करके साफ कमरे में बनाया गया है और डेटा एकत्र करने के लिए माइक्रोस्कोपी या उच्च गति वाले कैमरों की आवश्यकता होती है।

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'हमारा दृष्टिकोण डिजिटल विनिर्माण के माध्यम से इन दो चुनौतियों को एक साथ संबोधित करना था,' लेविस लैब में पेपर और स्नातक छात्र के सह-लेखक ट्रेविस बुस्बी ने कहा। 'बहु-सामग्री 3 डी प्रिंटिंग के लिए नए मुद्रण योग्य स्याही विकसित करके, हम उपकरणों की जटिलता को बढ़ाते हुए निर्माण प्रक्रिया को स्वचालित करने में सक्षम थे।'

शोधकर्ताओं ने छह अलग-अलग स्याही विकसित किए, जो ऊतक के सूक्ष्म वास्तुकला के भीतर नरम तनाव सेंसर को एकीकृत करते थे। एक एकल, निरंतर प्रक्रिया में, टीम 3 डी ने उन सामग्रियों को एक कार्डियक माइक्रोफिज़ियोलॉजिकल डिवाइस में मुद्रित किया - एक चिप पर दिल - एकीकृत सेंसर।

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'हम मुद्रित उपकरणों के भीतर कई कार्यात्मक सामग्रियों को विकसित और एकीकृत करके त्रि-आयामी मुद्रण की सीमाओं को आगे बढ़ा रहे हैं,' जेनिफर लुईस ने कहा, हंसोलोय्स वाइसस प्रोफेसर ऑफ़ बायोलॉजिकल रूप से प्रेरित इंजीनियरिंग, और अध्ययन के सह-लेखक। 'यह अध्ययन एक शक्तिशाली प्रदर्शन है कि ड्रग स्क्रीनिंग और रोग मॉडलिंग के लिए हमारे प्लेटफॉर्म का उपयोग पूरी तरह से कार्यात्मक, यंत्रीकृत चिप्स बनाने के लिए कैसे किया जा सकता है।'

लुईस Wyss संस्थान के एक कोर संकाय सदस्य भी हैं।

चिप में कई कुएं होते हैं, जिनमें से प्रत्येक में अलग-अलग ऊतक और एकीकृत सेंसर होते हैं, जिससे शोधकर्ताओं को एक ही बार में कई इंजीनियर हृदय ऊतकों का अध्ययन करने की अनुमति मिलती है। डिवाइस की प्रभावकारिता को प्रदर्शित करने के लिए, टीम ने औषधीय अध्ययन और इंजीनियर कार्डियक ऊतकों के सिकुड़ा तनाव में क्रमिक परिवर्तनों के दीर्घकालिक अध्ययन किए, जो कई हफ्तों के दौरान हो सकते हैं।

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'शोधकर्ताओं ने अक्सर अंधेरे में काम करना छोड़ दिया है जब यह क्रमिक परिवर्तनों की बात आती है जो कार्डियक ऊतक विकास और परिपक्वता के दौरान होती है क्योंकि टिशू कार्यात्मक प्रदर्शन को मापने के लिए आसान, गैर-इनवेसिव तरीकों की कमी रही है,' लिंड ने कहा। 'ये एकीकृत सेंसर शोधकर्ताओं को लगातार डेटा इकट्ठा करने की अनुमति देते हैं, जबकि ऊतक परिपक्व होते हैं और उनकी सिकुड़न में सुधार करते हैं। इसी तरह, वे विषाक्त पदार्थों के क्रोनिक एक्सपोजर के क्रमिक प्रभावों के अध्ययन को सक्षम करेंगे। '

पार्कर ने कहा, 'मानव स्वास्थ्य और बीमारी के अध्ययन के लिए माइक्रोफिज़ियोलॉजिकल उपकरणों का सही मायने में मूल्यवान प्लेटफार्मों में अनुवाद करना आवश्यक है कि हम अपने उपकरणों के डेटा अधिग्रहण और निर्माण दोनों को संबोधित करते हैं।' 'यह काम इन दोनों केंद्रीय चुनौतियों के लिए नए संभावित समाधान प्रदान करता है।'

स्रोत: हार्वर्ड जॉन ए। पॉलसन स्कूल ऑफ इंजीनियरिंग और एप्लाइड साइंसेज

()घड़ीनीचे दिया गया वीडियो)

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