工程师们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造了一种“芯片上的胎盘”，可以模拟化合物如何从母亲传递给胎儿。

爱荷华州立大学机械工程副教授、该项目的负责人Nicole Hashemi说:“我对微流体技术很感兴趣，我一直很兴奋能利用这项技术来了解细胞环境和体内发生的事情。”“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。”

胎盘在怀孕期间在女性子宫内发育。通过脐带它为胎儿提供氧气和营养，并清除胎儿血液中的废物。

胎盘的动物模型并不能很好地转化为人类健康哈希米说。由于胎盘的暂时性，目前还没有大量的人体研究。那些已经做过的实验显示出不一致的结果。

该科学杂志刚刚在网上发布了一篇论文，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。Hashemi是通讯作者。合著者是Rajeendra Pemathilaka和Saurabh Aykar，爱荷华州立大学机械工程研究生;Jeremy Caplin，前爱荷华州立大学研究生，现就职于佐治亚理工学院;以及爱荷华州机械工程副教授雷扎·蒙塔扎米。

这篇论文也将出现在该杂志印刷版的封面上。

海军研究办公室和Lush公司授予Caplin的青年研究员奖支持胎盘模型的开发。

哈希米说，他们花了四年的时间进行了具有挑战性的工作，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，该模型具有两个微通道，只有1亿分之一米高和4亿分之一米宽。然后，他们必须弄清楚如何有效地在多孔的、生物相容性的膜两侧生长细胞，这种膜将分隔两个通道，代表胎盘屏障。他们还必须确定使用模型进行测试的正确化合物，这样他们才能了解从母体一侧到胎儿一侧的转运。

工程师们决定在他们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未知，世界卫生组织等卫生机构建议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，办公桌上放着一杯茶。“这是我个人的事。”

妈妈喝的茶或咖啡中的咖啡因会进入宝宝的血液吗?对模型的测试表明，有些确实如此。

根据这篇论文，工程师们将0.25毫克/毫升的咖啡因浓度(美国食品和药物管理局指南认为是安全的浓度)引入模型的母体一侧一小时，然后监测7.5小时内的变化。6个半小时后，母体的咖啡因浓度稳定在每毫升0.1513毫克，5小时后胎儿的咖啡因浓度稳定在每毫升0.0033毫克。

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，以研究不同的药物如何通过胎盘屏障。

她说，研究环境毒素如何从母亲转移到胎儿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来调整模型，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，”哈希米说。“现在我们有了这种芯片上的胎盘技术，我们可以与研究人员在各种项目上合作。”