Microfluïdica zou kunnen voorzien in een groeiende behoefte aan alternatieven voor dierproeven voor de ontwikkeling van geneesmiddelen en cosmetica. Een multidisciplinair team, geleid door Zhiping Wang van het A*STAR Singapore Institute of Manufacturing Technology, en Paul Bigliardi van het A*STAR Instituut voor Medische Biologie, hebben een schaalbaar apparaat ter grootte van een creditcard geproduceerd dat tegelijkertijd het kweken en testen van huidcellen mogelijk maakt.

State-of-the-art alternatieven voor dierproeven zijn gebaseerd op gereconstrueerde huid. Echter, deze driedimensionale weefselmodellen worden meestal gegenereerd uit statische celculturen op een collageenmatrix die gemakkelijk krimpt. "Als collageen samentrekt, we weten niet of de onderzochte verbindingen door de huid gaan of door openingen tussen het apparaat en de huid tijdens permeatietests, " legt Gopu Sriram uit, een van de hoofdauteurs. Om deze problemen aan te pakken, de onderzoekers ontwikkelden een methode om huid op een matrix te laten groeien met behulp van het eiwit fibrine, huidcontractie te voorkomen. De huid wordt direct gekweekt in het microfluïdische apparaat waar de tests worden uitgevoerd, zonder verdere manipulatie of overdracht.

Huid gekweekt in het microfluïdische apparaat vertoonde verbeterde rijping van de epidermis, de bovenste beschermlaag van de huid. Dit vertaalde zich in een bijna tweevoudige toename van de dikte van de opperhuid in vergelijking met standaard huidequivalenten. "Deze verbeterde epidermis correleerde met een lagere chemische permeabiliteit dan in conventionele systemen, " zegt Yuri Dancik, een andere hoofdauteur. "Vergeleken met conventionele huidreconstructie, het skin-on-chip-platform biedt betere huidmorfologie en prestaties, in termen van barrièrefunctie, " voegt Wang toe. Het kan ook stroomafwaartse tests vergemakkelijken met behulp van commercieel beschikbare huidequivalenten of natuurlijke huid.

Volgens Massimo Alberti, een andere hoofdauteur, deze verbeteringen komen voort uit het gebruik van microfluïdica. Onder statische omstandigheden, voedingsstoffen en medium diffunderen passief door de huid. Daarentegen, in de microfluïdische chip, een continue stroom genereert druk die het kweekmedium door de matrix duwt en kan fungeren als een "stressor voor de cellen en de extracellulaire matrix, die ook enkele mechanisch getriggerde signaalroutes kan activeren, " zegt hij. Deze stimulatie bevordert ook de vorming van een superieur basaalmembraan, een "klittenbandachtige eiwitlaag die de epidermis verankert aan het bindweefsel dat dermis wordt genoemd, ' zegt Sriram.

Naast het automatiseren van hun systeem, de onderzoekers werken momenteel aan het verbeteren van hun model om de natuurlijke menselijke huid beter na te bootsen. Ze zijn van plan om de complexiteit van hun model te vergroten door immuuncellen toe te voegen en de barrièrefunctie te versterken. Ze optimaliseren ook het microfluïdische apparaat door de dynamiek van de bloedstroom te simuleren en aanvullende micro-omgevingscontroles te implementeren "om omstandigheden te bevorderen die het systeem dichter bij de menselijke huid brengen, ' zegt Alberti.