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Organ-on-chip
Lo sviluppo di nuovi farmaci è un processo lungo, costoso ed attualmente poco efficiente. La causa di questa scarsa efficienza risiede, principalmente, nella scarsa efficienza ed accuratezza delle attuali metodologie di ricerca preclinica, basate su colture cellulari bidimensionali e modelli animali che non sono sufficientemente predittive degli effetti sull'uomo. Oggi lo sviluppo di piattaforme microfisiologiche organon-chip fornisce un nuovo approccio, più efficace, per la ricerca farmacologica e biomedica al fine di migliorare la comprensione dei meccanismi fisiopatologici coinvolti e di sviluppare nuove terapie più efficaci ed eventualmente personalizzate. Queste piattaforme miniaturizzate consentono di investigare sia aspetti collegati alla somministrazione e rilascio dei farmaci che la presenza di effetti di tossicità anche collegati al loro metabolismo. Per tali motivi il settore ha raccolto notevole interesse
Organs-on-chips technologies – A guide from disease models to opportunities for drug development
Current in-vitro 2D cultures and animal models present severe limitations in recapitulating human physiopathology
with striking discrepancies in estimating drug efficacy and side effects when compared to human trials.
For these reasons, microphysiological systems, organ-on-chip and multiorgans microdevices attracted considerable
attention as novel tools for high-throughput and high-content research to achieve an improved understanding
of diseases and to accelerate the drug development process towards more precise and eventually
personalized standards. This review takes the form of a guide on this fast-growing field, providing useful
introduction to major themes and indications for further readings.
We start analyzing Organs-on-chips (OOC) technologies for testing the major drug administration routes: (1)
oral/rectal route by intestine-on-a-chip, (2) inhalation by lung-on-a-chip, (3) transdermal by skin-on-a-chip and
(4) intravenous through vascularization models, considering how drugs penetrate in the bloodstream and are
conveyed to their targets. Then, we focus on OOC models for (other) specific organs and diseases: (1) neurodegenerative
diseases with brain models and blood brain barriers, (2) tumor models including their vascularization,
organoids/spheroids, engineering and screening of antitumor drugs, (3) liver/kidney on chips and
multiorgan models for gastrointestinal diseases and metabolic assessment of drugs and (4) biomechanical systems
recapitulating heart, muscles and bones structures and related diseases. Successively, we discuss technologies
and materials for organ on chips, analyzing (1) microfluidic tools for organs-on-chips, (2) sensor integration
for real-time monitoring, (3) materials and (4) cell lines for organs on chips. (Nano)delivery approaches for
therapeutics and their on chip assessment are also described. Finally, we conclude with a critical discussion on
current significance/relevance, trends, limitations, challenges and future prospects in terms of revolutionary
impact on biomedical research, preclinical models and drug development
Organ-on-chip
Lo sviluppo di nuovi farmaci è un processo lungo, costoso ed attualmente poco efficiente. La causa di questa scarsa efficienza risiede, principalmente, nella scarsa efficienza ed accuratezza delle attuali metodologie di ricerca preclinica, basate su colture cellulari bidimensionali e modelli animali che non sono sufficientemente predittive degli effetti sull'uomo. Oggi lo sviluppo di piattaforme microfisiologiche organon-chip fornisce un nuovo approccio, più efficace, per la ricerca farmacologica e biomedica al fine di migliorare la comprensione dei meccanismi fisiopatologici coinvolti e di sviluppare nuove terapie più efficaci ed eventualmente personalizzate. Queste piattaforme miniaturizzate consentono di investigare sia aspetti collegati alla somministrazione e rilascio dei farmaci che la presenza di effetti di tossicità anche collegati al loro metabolismo. Per tali motivi il settore ha raccolto notevole interesse