Microfluidic Devices: A New Paradigm in Toxicity Studies

Abstract

Son yıllarda, 3R (yerine koyma, azaltma, iyileştirme) prensibi doğrultusunda deney hayvanı kullanımını azaltmak için alternatif toksikoloji metotlarına (örneğin, in vitro modeller, in silico veya −omics verilerine) büyük önem verilmektedir. Bu metotlar, yeni ilaçların keşfedilmesiyle ilişkili preklinik etkinlik ve güvenliğin hızlı ve doğru bir şekilde tahmin edilmesine ve klinik çalışmalarda başarısızlık oranlarının azaltılmasına yardımcı olmaktadır. Günümüzde in vitro çalışmalar; iki boyutlu (2D) hücre kültürlerinden, doku, organ ve hatta organizmanın fizyolojisini taklit edebilen üç boyutlu (3D) hücre kültürlerine dönüşüm veya değişim içindedir. Bu bağlamda, 3D kültür modellerinin gelişmekte olan mikroakışkan teknolojilerine entegrasyonu ile çip-üstü-organ sistemleri geliştirilmiştir. Çip-üstü-organ sistemleri, ilaç araştırma ve geliştirme (Ar-Ge) sürecinde doz-yanıt ve toksisite mekanizmalarının iyi anlaşılmasını sağladığı için, ksenobiyotiklerin insan vücudu üzerindeki etkisinin tatmin edici düzeyde tahmin edilmesi mümkün olmaktadır. Ayrıca, bu sistemler farmakokinetik-farmakodinamik parametrelerin ve ilaç direncinin değerlendirilmesini destekleyebilir. Modeller, test edilen ksenobiyotiğe yanıtı incelemek için “çip-üstü-hastalık modelleri” şeklinde veya sağlıklı hücrelerle üretilebilir. Bu derleme kapsamında; çip-üstü-organ sistemlerinde kullanılan mikroakışkan sistemleri ele alınmakta ve karaciğer, böbrek, beyin, akciğer, kalp ve bağırsaklar gibi çeşitli örneklerin mikro-ortamlarının ve fizyolojik özelliklerinin çip-üstü-organ modellerine yansıtıldığı toksisite çalışmaları için potansiyelleri vurgulanmaktadır.