Skaalautuvat mikrofluidistiset kudossirut verisuonten endoteelisolujen ja biologisten esteiden tutkimukseen

Mikrofysiologiset järjestelmät, kuten elinsirut tarjoavat uusia työkaluja kudosten ja solutoimintojen mallintamiseen soluviljelmissä. Kyseiset järjestelmät ovat kuitenkin harvoin soveltuvia teollisuuden vaatimuksiin, erityisesti niiden yhteensopivuuden, toistettavuuden ja skaalautuvuuden suhteen. Lisäksi haluttujen solujärjestelmien, tietyn kudostyypin, olosuhteiden tai sairauden tutkiminen vaatii räätälöityjä laitteita ja tekniikoita.
Tämän väitöstutkimuksen tavoite oli luoda mikrofluidistinen järjestelmä, joka vastaa normaaleja verisuoniston solurakenteita, laskimoveren virtausta ja joka oli soveltuva laskimoepämuodostumasairaudelle tyypillisten virtaus- ja solumuutosten tutkimista varten. Mallintamiseen kehitettiin kudossiru, joka sisälsi 32 mikrofluidistista yksikköä. Järjestelmä voitiin yhdistää työssä kehitettyyn ohjelmoitavaan keinutuslaitteeseen, jonka avulla korvattiin monimutkaisemmat pumppujärjestelmät verenvirtauksen mallintamiseksi. Tutkimus paljasti laskimoepämuodostumia aiheuttavasta TIE2L914F mutaatiosta johtuvia virheitä solujen muodossa, tukirangassa sekä järjestäytymisessä toisiinsa ja virtaukseen nähden.
Toisena tavoitteena oli kehittää mikrofluidistinen malli biologisten esteiden (veriaivoeste, iho, keuhkot) eheyden ja yhdisteiden läpäisevyyden tutkimukseen. Järjestelmään kuuluivat biologisia esteitä muodostavat endo- ja epiteelisolut, niiden tuottama soluväliaine, huokoiset kalvorakenteet, nestevirtauksen hallinta ohjelmoitavan keinutuslaitteen avulla sekä transepiteelisen sähköisen resistanssin mittaamiseen soveltuvat sensorit biologisten esteiden eheyden toteamiseksi. Kudossiru rakennettiin yhteensopivaksi automaattisten nesteenkäsittely- ja kuvausjärjestelmien kanssa.
Tässä väitöstutkimuksessa kehitetyt uudet tekniset ratkaisut parantavat kudossiruteknologian toimivuutta, fysiologista todenmukaisuutta sekä laajentavat kudossirujen mahdollisia sovellusalueita perinteisten soluviljelmien ja varsinaisten elinten välille. Väitöstutkimuksen tulosten ansiosta oli mahdollista kehittää kudossirujärjestelmien skaalattavuutta ja standardointia, tehden niistä teollisuuden vaatimuksiin nähden yhteensopivampia ja luotettavampia tutkimustyökaluja solubiologian, lääkekehityksen sekä taudinmallinnuksen tarpeita varten.