Blood-brain-barrier-on-chip model comprising mouse brain tissue

Abstract

Beyin kan bariyeri (BBB), beyin hastalıklarının patolojilerinde ve ilaç dağıtımı gibi tedavi yaklaşımı çalışmalarında büyük önem taşımaktadır. Kan beyin bariyerinin yüksek verimli ve gerçekçi tasarımlara sahip mikroakışkanlarla modellenmesi, araştırmalarda hayvan kullanımının azaltılması, hassas tıbbın yaygınlaştırılması ve bilimsel araştırmaların ilerletilmesi için etkili bir seçenektir. Bu çalışmada yetişkin fare beyin dokusunu içerecek şekilde bir BBB modelinin geliştirilmesi amaçlandı. Bu amaçla yaklaşık olarak eşit büyüklükte ve besin alımına yetecek kadar küçük beyin dokusu elde edilmesini sağlayacak bir araç ve yöntem geliştirildi. BBB modeline uygun mikroakışkan model geliştirilmiş ve çalışmanın ilerlemesine göre özellikleri optimize edilmiştir. Doku canlılığına ilişkin parametreler optimize edildi ve doku, mikroakışkan içinde yaşadı. Farklı bileşenlerin dahil edilmesiyle doku içeren ve doku içermeyen ortamların mikrovasküler ağ oluşumları incelendi. BBB modelinin işlevsel durumu, optimize edilmiş vasküler ağ ve endotel hücre katmanının oluşturulmasından sonra geçirgenlik tahlili ile test edildi.

The brain blood barrier (BBB) has great importance in the pathologies of brain diseases and in treatment approach studies such as drug delivery. Modelling the blood brain barrier with microfluidics with high-throughput and realistic designs is an effective option for reducing animal use in research, disseminating precision medicine, and advancing scientific research. In this study, it was aimed to develop a BBB model by containing adult mouse brain tissue. For this purpose, a tool and method has been developed that will enable to obtain brain tissue in approximately equal size and small enough to be perusable for nutrition. The microfluidic model suitable for the BBB model has been developed and its properties have been optimized according to the progress of the study. The parameters for tissue viability were optimized and the tissue lived in the microfluidic. Microvascular network formations of tissue-containing and non-tissue 3D environments were investigated with the inclusion of different components. The functional state of the BBB model was tested by permeability assay after construction the optimized vascular network and endothelial cell layer.