工程師們利用微流體技術(shù)制造了一種“芯片胎盤”，能模擬化合物從母親傳輸給胎兒的過程。最新一期科學(xué)雜志《全球挑戰(zhàn)》公布了上述研究成果，并詳細(xì)描述了工程師們的芯片胎盤模型。

愛荷華州立大學(xué)(Iowa State University)機(jī)械工程副教授、該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人尼科爾·哈什米(Nicole Hashemi)表示：“我對微流體技術(shù)很感興趣，我很興奮能利用這項(xiàng)技術(shù)來了解細(xì)胞環(huán)境和人體內(nèi)發(fā)生的事情。我們觀察了不同的器官，最終決定開發(fā)一個(gè)胎盤模型，因?yàn)閷λ难芯坎⒉欢唷?rdquo;

在懷孕期間，胎盤在婦女的子宮內(nèi)發(fā)育。胎盤通過臍帶為胎兒提供氧氣和營養(yǎng)，并清除胎兒血液中的廢物。

哈什米稱，胎盤對人類健康的影響不大。由于胎盤具有暫時(shí)性，人類對它的研究并不多，相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果也出現(xiàn)了許多存在分歧的情況。

哈什米是這項(xiàng)最新報(bào)告的作者，合著者是愛荷華州機(jī)械工程研究生佩馬思拉卡(Rajeendra Pemathilaka)和阿烏卡(Saurabh Aykar);前愛荷華州研究生，現(xiàn)佐治亞州理工學(xué)院研究生杰里米·卡普林;愛荷華州機(jī)械工程副教授蒙塔扎米(Reza Montazami)。

哈什米表示，他花了四年時(shí)間參與富有挑戰(zhàn)性的工作，才想出這一可行的模型。

首先，工程師們必須設(shè)計(jì)微流體模型：該模型有兩個(gè)微通道，高度僅為1億分之1米，寬度僅為4億分之1米。

然后他們必須弄清楚如何有效地在多孔的、生物相容的膜的兩側(cè)讓細(xì)胞生長。這種膜將兩個(gè)通道分開，其代表著胎盤絨毛組織與子宮血竇間的屏障。

最后，他們還必須找到合適的化合物參與測試，以便了解該化合物從母體到胎兒的運(yùn)輸過程。

工程師們決定在最初的研究中使用咖啡因?？Х纫蚺c一個(gè)醫(yī)學(xué)問題相關(guān)：當(dāng)前醫(yī)學(xué)界還不清楚孕婦攝入咖啡因?qū)μ旱挠绊憽?/p>

世界衛(wèi)生組織(World health Organization)等衛(wèi)生部門建議孕婦在懷孕期間限制咖啡因的攝入。

對哈什米來說，這也是一個(gè)重要的問題。她解釋稱：“我會(huì)喝很多茶。”母親飲茶或喝咖啡，其中的咖啡因會(huì)進(jìn)入胎兒的血液嗎?用模型進(jìn)行的測試表明，其中一些咖啡因確實(shí)會(huì)進(jìn)入胎兒的血液。

該論文稱，工程師們將濃度為每毫升0.25毫克咖啡因液體引入模型的母體一側(cè)1個(gè)小時(shí)，隨后監(jiān)測7.5小時(shí)內(nèi)的變化。

在6個(gè)半小時(shí)的時(shí)候，母親一側(cè)的咖啡因濃度穩(wěn)定在每毫升0.1513毫克;5個(gè)小時(shí)的時(shí)候，胎兒一側(cè)的咖啡因濃度穩(wěn)定在每毫升0.0033毫克。

哈什米表示，他們正與俄亥俄州立大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究伙伴一起使用該芯片胎盤，以研究不同的藥物通過胎盤屏障的情況。

她說，人們還對環(huán)境毒素如何從母親傳輸給胎兒的問題抱有興趣。未來的研究可能包括一些個(gè)性化的技術(shù)，也就是用來自母親或胎兒的細(xì)胞調(diào)整模型，以幫助開出處方并確定劑量。

也許有一天，研究人員可以研究化學(xué)物質(zhì)和化合物在通過胎盤運(yùn)輸后對單個(gè)細(xì)胞的影響。

哈什米表示：“我們正在嘗試模擬真正的胎盤。現(xiàn)在我們有了這種芯片胎盤技術(shù)，我們可以借助它與相關(guān)項(xiàng)目的研究人員合作。”