工程师开发了胎盘芯片来研究咖啡因从母亲到胎儿的运输
工程师们已经使用微流控技术创建了一种“芯片上的胎盘”，它可以模拟化合物如何从母亲传递到胎儿。
爱荷华州立大学机械工程副教授、该项目负责人尼科尔·哈什米(Nicole Hashemi)说:“我对微流体很感兴趣，我对利用这项技术来了解细胞环境和体内发生的事情感到兴奋。”“我们研究了不同的器官，并决定开发一个胎盘模型，因为对这个重要的临时器官的研究并不多。”
胎盘在妇女怀孕期间在子宫内发育。通过脐带在美国，它为胎儿提供氧气和营养，并从胎儿血液中清除废物。
胎盘的动物模型并不能很好地转化为人类健康, Hashemi说。由于胎盘是暂时性的，目前还没有大量的人体研究。那些已经做过的实验结果并不一致。
该科学杂志刚刚在网上发表了一篇论文，描述了工程师们的胎盘模型全球挑战约翰·威利父子公司出版。哈希米是通讯作者。共同作者是Rajeendra Pemathilaka和Saurabh Aykar，爱荷华州立大学机械工程研究生;前爱荷华州立大学研究生、现就读于佐治亚理工学院的杰里米·卡普林(Jeremy Caplin);以及爱荷华州立大学机械工程副教授Reza Montazami。
这篇论文还将出现在该杂志印刷版的封面上。
海军研究办公室的拨款和Lush公司给Caplin的青年研究员奖支持了胎盘模型的开发。
哈希米说，他们花了四年的时间进行富有挑战性的工作，才提出了一个可行的模型。首先，工程师们必须设计微流体——他们最终决定了一个模型，它有两个微通道，高仅为百万分之一米，宽仅为四百万分之一米。然后，他们必须弄清楚如何在多孔的、生物兼容的膜的两侧有效地生长细胞，这种膜将两个通道隔开，并代表胎盘屏障。他们还必须确定使用该模型进行测试的正确化合物，以便了解从母体到胎儿的转运。
工程师们决定在最初的研究中使用咖啡因。
这是一个相关的医学问题:由于孕妇摄入咖啡因对胎儿的影响尚不清楚，世界卫生组织(World health Organization)等卫生机构建议孕妇在怀孕期间限制咖啡因的摄入。
这对哈希米来说也是一个重要的问题:“我喝很多茶，”她解释道，一杯茶放在她的办公桌上。“这是我的私人恩怨。”
母亲的茶或咖啡中的咖啡因会进入婴儿的血液吗?用该模型进行的测试表明，其中一些确实如此。
根据论文，工程师们将每毫升0.25毫克的咖啡因浓度——美国食品和药物管理局的指导方针认为这是安全的浓度——引入到模型的母体一侧一小时，然后监测7.5小时内的变化。六个半小时后，母体一侧达到每毫升0.1513毫克咖啡因的稳定浓度，而胎儿一侧在五小时后达到每毫升0.0033毫克咖啡因的稳定浓度。
现在他们已经展示了他们的技术，哈希米说，该模型正在与俄亥俄州立大学医学院的研究伙伴一起使用，研究不同的药物如何通过胎盘屏障。
她说，研究环境毒素是如何从母亲转移到胎儿的，也引起了人们的兴趣。未来的研究可能包括个性化技术——实际上是用来自母亲或胎儿的细胞调整模型，以帮助处方药物或剂量。也许有一天，研究人员可以研究胎盘运输化学物质和化合物对单个细胞的影响。
“我们正在努力模型真正的胎盘，”哈什米说。“现在我们有了这种芯片上胎盘技术，我们可以与研究人员在各种项目上合作。”
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