Этот материал может в конечном итоге предоставить исследователям более дешевый и доступный способ скрининга лекарств, которые влияют на кишечные инфекции, метаболические нарушения, такие как ожирение и диабет, а также воспалительные заболевания кишечника.
Слизистая оболочка желудочно-кишечного тракта содержит защитный слой слизи. Традиционно в большинстве исследований взаимодействия между бактериями в микробиоме кишечника и этим слоем слизи используются инженерные мышиные модели, дорогостоящий вариант для исследователей, который многие считают технически недостижимым.
Чтобы решить эту проблему стоимости и доступности, ученые продемонстрировали искусственную версию этой подкладки, называемую суррогатами слизи с помощью фтора (FAMS) в статье, опубликованной в журнале Advanced Functional Materials. Они создали FAMS, для чего подали предварительную патентную заявку, используя недорогие и легко получаемые ингредиенты, подходящие для лабораторных исследований.
Скотт Медина, адъюнкт-профессор биомедицинской инженерии Уильяма и Венди Корб, и аспирант биоинженерии Майкл Миллер, сотрудник лаборатории Медины, разработали FAMS. Этот процесс включает в себя направление аминокислот — строительных блоков белков — для сборки на фазово-разделенных границах раздела жидкостей — границах, где встречаются две нерастворимые жидкости. После сборки исследователи могут создать волокна, которые переплетаются друг с другом и образуют вязкий, гелеобразный материал, который может заменить желудочно-кишечную слизь.
«FAMS изготавливается из относительно дешевых и коммерчески доступных материалов и может быть сгенерирован с использованием стандартного лабораторного оборудования», — сказал Медина. «В результате материал может быть широко принят в различных лабораторных условиях для продвижения исследований микробиома и разработки лекарств, одновременно потенциально снижая потребность в моделях на животных».
В конечном счете, FAMS может быть улучшена. Миллер и Медина сотрудничают с Ибрагимом Озболатом, профессором инженерных наук и механики, чтобы изучить потенциал настраиваемых, напечатанных на 3D-принтере тканей кишечника, которые могут воспроизвести архитектуру желудочно-кишечного тракта.
«Эта технология предлагает безвредную возможность для более широкого изучения влияния лекарств, пробиотиков или даже заболеваний на микробиом кишечника», — сказал Миллер. «В долгосрочной перспективе мы надеемся, что улучшения в исследовательском рабочем процессе, которые обеспечивает FAMS, помогут открыть новые методы лечения хронических заболеваний и расстройств желудочно-кишечного тракта».