Les tests sur les animaux sont depuis longtemps un protocole établi dans les programmes de découverte de médicaments. Mais cette méthodologie, loin d’être fiable, pose des problèmes systémiques. En fait, seuls 10 % des médicaments qui passent des tests sur les animaux aux essais cliniques sur les humains réussissent.
Ces faibles rendements augmentent les délais et les coûts nécessaires pour mettre les produits pharmaceutiques sur le marché, ce qui alimente les plaintes des assureurs et des agences gouvernementales sur les structures de prix en vigueur dans l'industrie. De plus, les humains sont devenus plus sensibles au sort des cobayes animaux, ce qui donne à l'industrie pharmaceutique une image morale peu reluisante.
Par conséquent, les chercheurs universitaires et industriels recherchent depuis longtemps un meilleur système et il semble désormais que la viabilité tant attendue de la technologie microfluidique dans les tests de médicaments soit devenue un précurseur pour remplacer les tests sur les animaux.
Organe sur puce
Les dispositifs microfluidiques peuvent créer un microenvironnement contrôlé qui reproduit essentiellement la physiologie et la fonction d'un organe en tapissant les minuscules canaux du dispositif avec des cellules d'organes et de vaisseaux sanguins humains. Les médicaments sont ensuite introduits dans l'écosystème, de sorte que des interactions spécifiques peuvent être observées. Les données concernant la toxicité et d'autres effets peuvent être collectées et la FDA accepte désormais ce type de données au lieu des données de tests sur les animaux.
De nombreux groupes ont démontré les performances de diverses plateformes Organ On A Chip, des poumons du laboratoire national de Los Alamos aux cornées de l'université de Hong Kong. La valeur prédictive des Organ-Chips dans le système de dépistage des médicaments s'est avérée viable, faisant progresser la méthode vers une acceptation générale.
Un cœur sur une puce
Le Dr Darwin Reyes-Hernandez, ingénieur biomédical du National Institute of Standards and Technology (NIST) au sein de la division Microsystems and Nanotechnology du Physical Measurement Laboratory (PML), et son équipe viennent de publier des avancées passionnantes dans le domaine de la technologie Heart on a Chip. L’article du Lab on a Chip Journal décrit l’utilisation de la technologie microfluidique pour recréer les conditions d’un infarctus du myocarde afin de développer des traitements biotechnologiques. Ce que l’on appelle communément une « crise cardiaque » est la mort des cellules cardiaques due à un manque d’apport sanguin.
Il est intéressant de noter que, tout comme pour le tissu hépatique, de nouvelles avancées montrent une régénération réussie des cellules cardiaques, ce qui conduit à de meilleurs résultats pour les patients. Heart on a Chip accélère la collecte de données afin de prouver l'efficacité du traitement et d'accélérer les approbations de la FDA pour les essais sur l'homme.
La nouvelle plateforme du NIST
Le Heart on a Chip du NIST est également fabriqué sur un nouveau type de plateforme. Le Dr Reyes-Hernandez explique qu'en miniaturisant le système microfluidique, ils sont capables de réduire les distances que les cellules doivent parcourir, ce qui permet de voir les interactions avec les milieux externes beaucoup plus rapidement. Grâce à un nouveau concept de conception trans-puits, les cellules peuvent être piégées sur le dessus et le dessous de la membrane du dispositif microfluidique à une distance d'environ 11 microns.
Au cœur de la fabrication de la plateforme se trouvent des électrodes en or de 10 microns de large utilisées pour les mesures d'impédance. Le procédé permet de mesurer en temps réel le mouvement continu des cellules, ce qui est également important dans la recherche sur le cancer.
« Heureusement », souligne le Dr Reyes-Hernandez, « nous avons accès au NIST NanoFab, une usine de photolithographie sur site qui permet à notre équipe de créer les microstructures nécessaires à la conception de la nouvelle plateforme microfluidique. La fabrication avancée a permis de mettre au point une solution à grande vitesse pour traiter l'une des principales maladies mortelles au monde. »
Fabrication avancée à l'échelle micro
Le NIST favorise l'innovation grâce à des outils de fabrication avancés de pointe tels que NanoFab. Pour les groupes ne disposant pas de ressources sur site et ayant besoin d'une fabrication haute résolution dans la gamme de 1 à 200 microns, Potomac Photonics est en mesure d'aider à créer des solutions de miniaturisation avec laser UV et micro-usinage CNC. Notre capacité de production de prototypes à grande échelle permet également de créer des prototypes conçus pour la fabrication, garantissant une mise sur le marché rapide et une évolutivité immédiate.
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