Organ-on-a-chip
آرگن آن اے چپ (او او سی) ایک ملٹی چینل 3-ڈی مائیکرو فلوڈک سیل کلچر، انٹیگریٹڈ سرکٹ (چپ) ہے جو کسی پورے اعضاء یا اعضاء کے نظام کی سرگرمیوں، میکانکس اور جسمانی ردعمل کی تقلید کرتا ہے۔ یہ بائیو میڈیکل انجینئرنگ کی اہم تحقیق کا موضوع ہے، زیادہ واضح طور پر بائیو-ایم ای ایم ایس میں۔ لیبز آن چپس (ایل او سی) اور سیل بائیولوجی کے انضمام نے اعضاء کے مخصوص تناظر میں انسانی فزیولوجی کے مطالعہ کی اجازت دی ہے۔ معیاری سیل کلچر کے مقابلے پیچیدہ بافتوں کے زیادہ نفیس وٹرو تخمینہ کے طور پر کام کرتے ہوئے، وہ منشیات کی نشوونما اور زہریلے مادے کی جانچ کے لیے جانوروں کے نمونوں کے متبادل کے طور پر صلاحیت فراہم کرتے ہیں۔ اگرچہ متعدد اشاعتیں اس انٹرفیس پر اعضاء کے افعال کا ترجمہ کرنے کا دعوی کرتی ہیں، لیکن ان مائیکرو فلوڈک ایپلی کیشنز کی ترقی اب بھی اپنی ابتدائی حالت میں ہے۔ آرگن آن چپس مختلف محققین کے درمیان ڈیزائن اور نقطہ نظر میں مختلف ہوتے ہیں۔ مائیکرو فلوڈک آلات کے ذریعے جن اعضاء کی تقلید کی گئی ہے ان میں دماغ، پھیپھڑے، دل، گردے، جگر، پروسٹیٹ، شریان (شریان)، جلد، ہڈی، کارٹلیج اور بہت کچھ شامل ہیں۔ ابتدائی آرگن-آن-اے-چپ اپروچ کی ایک حد یہ ہے کہ کسی الگ تھلگ اعضاء کا تخروپن اہم حیاتیاتی مظاہر سے محروم ہو سکتا ہے جو جسم کے جسمانی عمل کے پیچیدہ نیٹ ورک میں پائے جاتے ہیں، اور یہ کہ یہ حد سے زیادہ آسانیاں ان نتائج کو محدود کرتی ہیں جو اخذ کیے جا سکتے ہیں۔ بعد میں مائیکرو فزیومیٹری کے بہت سے پہلوؤں کا مقصد مائیکرو فیبریکیشن، مائیکرو الیکٹرانکس اور مائیکرو فلوئڈکس کے ذریعے درست طریقے سے مصنوعی حالات میں زیادہ نفیس جسمانی ردعمل کی ماڈلنگ کرکے ان رکاوٹوں کو دور کرنا ہے۔ اعضاء کے چپس کی ترقی نے انسانی وائرل انفیکشن کے پیچیدہ پیتھو فزیولوجی کے مطالعہ کو قابل بنایا ہے۔ ایک مثال لیور چپ پلیٹ فارم ہے جس نے وائرل ہیپاٹائٹس کے مطالعے کو فعال کیا ہے۔ لیب-آن-چپ ایک ایسا آلہ ہے جو ایک چپ پر ایک یا کئی لیبارٹری افعال کو مربوط کرتا ہے جو کھوکھلی مائیکرو فلوڈک چینلز میں ذرات کو سنبھالنے سے متعلق ہے۔ یہ ایک دہائی سے زیادہ عرصے سے تیار کیا گیا ہے۔ اتنے چھوٹے پیمانے پر ذرات کو سنبھالنے کے فوائد میں سیال کے حجم کی کھپت کو کم کرنا (ریجینٹس کی کم لاگت، کم فضلہ)، آلات کی پورٹیبلٹی میں اضافہ، عمل کے کنٹرول میں اضافہ (تیز تر تھرمو کیمیائی رد عمل کی وجہ سے) اور من گھڑت اخراجات میں کمی شامل ہیں۔ مزید برآں، مائیکرو فلوئڈک بہاؤ مکمل طور پر لیمینار ہے (یعنی کوئی ہنگامہ نہیں)۔ نتیجتا، ایک کھوکھلی چینل میں پڑوسی ندیوں کے درمیان عملی طور پر کوئی اختلاط نہیں ہوتا ہے۔ سیلولر بائیولوجی کنورجنس میں، سیالوں میں اس نایاب خاصیت کو پیچیدہ خلیوں کے طرز عمل کا بہتر مطالعہ کرنے کے لیے استعمال کیا گیا ہے، جیسے کہ کیموٹیکٹک محرکات، اسٹیم سیل تفریق، محور رہنمائی، بائیو کیمیکل سگنلنگ کے ذیلی سیلولر پھیلاؤ اور جنین کی نشوونما کے جواب میں سیل کی نقل و حرکت۔ تھری ڈی سیل کلچر ماڈل سے او او سی کے تھری ڈی سیل کلچر ماڈل میں منتقلی سیل تفریق اور ٹشو تنظیم کی اعلی سطح کو فروغ دے کر 2 ڈی کلچر سسٹم سے تجاوز کر جاتی ہے۔ تھری ڈی کلچر سسٹم زیادہ کامیاب ہوتے ہیں کیونکہ ای سی ایم جیل کی لچک شکل کی تبدیلیوں اور سیل سیل کنکشن کو ایڈجسٹ کرتی ہے-جو پہلے سخت 2 ڈی کلچر سبسٹریٹس کے ذریعہ ممنوع تھا۔ اس کے باوجود، یہاں تک کہ بہترین تھری ڈی کلچر ماڈل بھی بہت سے پہلوؤں میں کسی اعضاء کی سیلولر خصوصیات کی نقل کرنے میں ناکام رہتے ہیں، بشمول ٹشو سے ٹشو انٹرفیس (مثال کے طور پر، ایپیٹیلیم اور ویسکولر اینڈوتھیلیم)، کیمیکلز کے اسپاٹیوٹیمپورل گریڈینٹس، اور میکانکی طور پر فعال مائکرو ماحولیات (مثال کے طور پر۔ شریانوں کے ویسوکونسٹریکشن اور ویسوڈیلٹر درجہ حرارت کے فرق پر ردعمل)۔ اعضاء پر چپس میں مائکرو فلوڈکس کا اطلاق قابل عمل تھری ڈی ٹشو کی تعمیر میں غذائی اجزاء اور دیگر گھلنشیل اشاروں کی موثر نقل و حمل اور تقسیم کو قابل بناتا ہے۔ اعضاء پر چپس کو تھری ڈی سیل کلچر ماڈل کی اگلی لہر کہا جاتا ہے جو پورے جاندار اعضاء کی حیاتیاتی سرگرمیوں، متحرک مکینیکل خصوصیات اور بائیو کیمیکل افعال کی نقل کرتی ہے۔ اعضاء برین-آن-اے-چپ آلات نیورو سائنس اور مائیکرو فلوئڈکس کے درمیان ایک انٹرفیس بناتے ہیں: 1) کلچر کی عملداری کو بہتر بنانا ؛ 2) ہائی تھرو پٹ اسکریننگ کی حمایت کرنا ؛ 3) اعضاء کی سطح کی فزیولوجی اور بیماری کو وٹرو/ایکس ویو میں ماڈلنگ کرنا، اور 4) مائیکرو فلوئڈک آلات کی اعلی درستگی اور مطابقت کو شامل کرنا۔ برین آن اے چپ ڈیوائسز سیل کلچر کے طریقہ کار کے لحاظ سے پیچیدگی کی متعدد سطحوں پر محیط ہیں۔ آلات ایسے پلیٹ فارمز کا استعمال کرتے ہوئے بنائے گئے ہیں جو روایتی 2 ڈی سیل کلچر سے لے کر 3 ڈی ٹشوز تک آرگن ٹائپک برین سلائسز کی شکل میں ہوتے ہیں۔ آرگنٹائپک برین سلائس ایک ان وٹرو ماڈل ہے جو ویو فزیولوجی میں اضافی تھرو پٹ اور آپٹیکل فوائد کے ساتھ نقل کرتا ہے، اس طرح مائیکرو فلوڈک آلات کے ساتھ اچھی طرح سے جوڑتا ہے۔ دماغ کے ٹکڑوں کو بنیادی سیل کلچر کے مقابلے میں فوائد حاصل ہیں جس میں ٹشو فن تعمیر کو محفوظ رکھا جاتا ہے اور کثیر خلوی تعاملات اب بھی ہو سکتے ہیں۔ ان کے استعمال میں لچک ہے، کیونکہ سلائسز کو تیزی سے استعمال کیا جا سکتا ہے (سلائس کٹائی کے 6 گھنٹے سے بھی کم وقت بعد) یا بعد میں تجرباتی استعمال کے لیے کلچر کیا جا سکتا ہے۔ چونکہ آرگینو ٹائپک دماغ کے ٹکڑے ہفتوں تک عملداری برقرار رکھ سکتے ہیں، اس لیے وہ طویل مدتی اثرات کا مطالعہ کرنے کی اجازت دیتے ہیں۔ ٹکڑے ٹکڑے پر مبنی نظام بیرونی خلیے والے ماحول کے عین مطابق کنٹرول کے ساتھ تجرباتی رسائی بھی فراہم کرتے ہیں، جس سے یہ نیورو پیتھولوجیکل نتائج کے ساتھ بیماری کو مربوط کرنے کے لیے ایک موزوں پلیٹ فارم بن جاتا ہے۔ چونکہ ایک ہی دماغ سے تقریبا 10 سے 20 سلائس نکالے جا سکتے ہیں، اس لیے ویو اسٹڈیز کے مقابلے میں جانوروں کا استعمال نمایاں طور پر کم ہو جاتا ہے۔ نامیاتی دماغ کے ٹکڑوں کو متعدد جانوروں کی انواع سے نکالا اور کلچر کیا جا سکتا ہے (مثال کے طور پر۔ چوہے)، لیکن انسانوں سے بھی۔ کلچر کی عملداری کو بہتر بنانے کے لیے مائیکرو فلوڈک آلات کو آرگینو ٹائپک سلائسز کے ساتھ جوڑا بنایا گیا ہے۔ آرگینو ٹائپک برین سلائسز (موٹائی میں تقریبا 300 مائکرون) کو کلچر کرنے کا معیاری طریقہ کار ایئر میڈیم انٹرفیس بنانے کے لیے نیم سوراخ دار جھلیوں کا استعمال کرتا ہے، لیکن اس تکنیک کے نتیجے میں غذائی اجزاء اور تحلیل شدہ گیسوں کے پھیلاؤ کی حدود پیدا ہوتی ہیں۔ چونکہ مائیکرو فلوڈک نظام ان ضروری غذائی اجزاء اور گیسوں کے لیمینار بہاؤ کو متعارف کراتے ہیں، اس لیے نقل و حمل میں بہتری آتی ہے اور ٹشو کی اعلی عملداری حاصل کی جا سکتی ہے۔ معیاری سلائسز کو قابل عمل رکھنے کے علاوہ، برین آن اے چپ پلیٹ فارمز نے موٹائی کی وجہ سے اہم نقل و حمل کی رکاوٹ کے باوجود، دماغ کے موٹے سلائسز (تقریبا 700 مائکرون) کی کامیاب کلچر کی اجازت دی ہے۔ چونکہ موٹے ٹکڑے زیادہ مقامی ٹشو فن تعمیر کو برقرار رکھتے ہیں، اس سے دماغ پر ایک چپ والے آلات کو سیل کی عملداری کی قربانی کے بغیر "ویو جیسی" خصوصیات میں زیادہ حاصل کرنے کی اجازت ملتی ہے۔ مائیکرو فلوڈک آلات 2 ڈی اور سلائس کلچرز دونوں میں ہائی تھرو پٹ اسکریننگ اور زہریلی تشخیص کی حمایت کرتے ہیں، جس کی وجہ سے دماغ کے لیے نوول تھیراپیوٹکس کی ترقی ہوتی ہے۔ ایک آلہ گلیوبلاسٹوما ملٹیفارم (انسانی دماغ کے کینسر کی سب سے عام شکل) میں پٹاواسٹیٹن اور آئرینوٹیکن کی دوائیوں کی مشترکہ طور پر اسکریننگ کرنے میں کامیاب رہا۔ اسکریننگ کے ان طریقوں کو بلڈ برین بیریئر (بی بی بی) کے ماڈلنگ کے ساتھ جوڑا گیا ہے، جو دماغ کا علاج کرتے وقت منشیات کے لیے ایک اہم رکاوٹ ہے، جس سے اس رکاوٹ کے پار منشیات کی افادیت کا وٹرو میں مطالعہ کیا جا سکتا ہے۔ مائیکرو فلوئڈک تحقیقات کا استعمال اعلی علاقائی درستگی کے ساتھ رنگوں کی فراہمی کے لیے کیا گیا ہے، جس سے منشیات کی ایپلی کیشنز میں مقامی مائیکروپرفیوژن کی راہ ہموار ہوتی ہے۔ مائکرو فلوئڈک بی بی بی ان وٹرو ماڈل سرایت شدہ خلیوں کے لیے 3 ڈی ماحول کی نقل کرتے ہیں (جو سیلولر اور ایکسٹرا سیلولر ماحول کا عین مطابق کنٹرول فراہم کرتا ہے)، شیر تناؤ کی نقل کرتے ہیں، 2 ڈی ماڈلز کے مقابلے میں جسمانی طور پر زیادہ متعلقہ مورفولوجی رکھتے ہیں، اور آلہ میں مختلف خلیوں کی اقسام کو آسانی سے شامل کرتے ہیں۔ چونکہ مائکرو فلوڈک آلات کو نظری رسائی کے ساتھ ڈیزائن کیا جا سکتا ہے، اس سے مخصوص علاقوں یا انفرادی خلیوں میں مورفولوجی اور عمل کے تصور کی بھی اجازت ملتی ہے۔ برین آن اے چپ سسٹم اعصابی بیماریوں، جیسے الزائمر کی بیماری، پارکنسنز کی بیماری، اور ایک سے زیادہ سکلیروسیس میں اعضاء کی سطح کی فزیولوجی کو روایتی 2 ڈی اور 3 ڈی سیل کلچر تکنیک کے مقابلے میں زیادہ درست طریقے سے ماڈل بنا سکتے ہیں۔ علاج اور علاج کے ترجمے کے لیے ان بیماریوں کو اس طرح سے ماڈل بنانے کی صلاحیت ضروری ہے جو ان ویو حالات کی نشاندہی کرتی ہو۔ مزید برآں، دماغی آن اے چپ ڈیوائسز کو طبی تشخیص کے لیے استعمال کیا گیا ہے، جیسے کہ دماغی ٹشو سلائسز میں کینسر کے لیے بائیو مارکر کا پتہ لگانے میں۔ برین آن اے چپ ڈیوائسز چھوٹے چینلز کے ذریعے بہاؤ کی وجہ سے خلیوں یا ٹشوز پر کشیدگی کا سبب بن سکتے ہیں، جس کے نتیجے میں سیلولر کو نقصان پہنچ سکتا ہے۔ یہ چھوٹے چینل ہوا کے بلبلوں کے پھنس جانے کی حساسیت کو بھی متعارف کراتے ہیں جو بہاؤ میں خلل ڈال سکتے ہیں اور ممکنہ طور پر خلیوں کو نقصان پہنچا سکتے ہیں۔ برین آن اے چپ ڈیوائسز میں پی ڈی ایم ایس (پولی ڈائی میتھائل سائلوکسین) کے وسیع پیمانے پر استعمال میں کچھ خامیاں ہیں۔ اگرچہ پی ڈی ایم ایس سستا، لچکدار اور شفاف ہے، لیکن پروٹین اور چھوٹے مالیکیول اس کے ذریعے جذب کیے جا سکتے ہیں اور بعد میں بے قابو شرحوں پر جوں کو جذب کیا جا سکتا ہے۔ مائیکرو فلوڈک بی بی بی آلات میں پیشرفت کے باوجود، یہ آلات اکثر تکنیکی طور پر بہت پیچیدہ ہوتے ہیں، انتہائی خصوصی سیٹ اپ اور آلات کی ضرورت ہوتی ہے، اور سیلولر رکاوٹوں کے پار منتقل ہونے والے مادوں کی نقل و حمل کی حرکیات میں عارضی اور مقامی اختلافات کا پتہ لگانے سے قاصر ہوتے ہیں۔ نیز، ان ماڈلز میں پارگمیتا کی براہ راست پیمائش محدود پرفیوژن اور نئے تشکیل شدہ مائیکرو ویسکولر نیٹ ورک کی پیچیدہ، ناقص وضاحت شدہ جیومیٹری کی وجہ سے محدود ہے۔ گٹ انسانی گٹ-آن-اے-چپ میں دو مائیکرو چینلز ہوتے ہیں جو گٹ ایپیٹیلیل خلیوں سے ڈھکی لچکدار غیر سیلولر میٹرکس (ای سی ایم) لیپت جھلی سے الگ ہوتے ہیں: کیکو-2، جسے آنتوں کی رکاوٹ کے طور پر بڑے پیمانے پر استعمال کیا گیا ہے۔ کیکو-2 خلیات کو اس کے والدین کے خلیے، ایک انسانی بڑی آنت کے اڈینوکارسنوما کی بے ساختہ تفریق کے تحت کلچر کیا جاتا ہے، جو آنتوں کی حفاظتی اور جذب کرنے والی خصوصیات کے نمونے کی نمائندگی کرتے ہیں۔ مائیکرو چینلز پولی ڈائی میتھائل سائلوکسن (پی ڈی ایم ایس) پولیمر سے بنائے جاتے ہیں۔ گٹ مائکرو انوائرمنٹ کی نقل کرنے کے لیے، پیریسٹالسیس جیسے سیال کے بہاؤ کو ڈیزائن کیا گیا ہے۔ مرکزی سیل چینل بائی لیئر کے دونوں اطراف ویکیوم چیمبرز میں سکشن کو متاثر کرنے سے، آنتوں کے طرز عمل کی نقل کرنے کے لیے کھینچنے اور آرام کرنے کا چکور مکینیکل تناؤ تیار ہوتا ہے۔ مزید برآں، خلیات بے ساختہ ولس مورفوجینیسیس اور تفریق سے گزرتے ہیں، جو آنتوں کے خلیوں کی خصوصیات کو عام کرتا ہے۔ تین جہتی ولی سکافولڈ کے تحت خلیات نہ صرف پھیلتے ہیں بلکہ میٹابولک سرگرمیوں میں بھی اضافہ ہوتا ہے۔ آنت میں ایک اور اہم کھلاڑی جرثومے ہیں، یعنی آنت مائکرو بائیوٹا۔ گٹ مائکرو بائیوٹا میں بہت سی مائکروبیل انواع سخت اینیروبس ہیں۔ ان آکسیجن عدم برداشت والے اینیروبس کو آکسیجن کے موافق آنتوں کے خلیوں کے ساتھ مل کر کاشت کرنے کے لیے، ایک پولی سلفون من گھڑت آن اے چپ ڈیزائن کیا گیا ہے۔ اس نظام نے بڑی آنت کے اپیتھیلیل خلیوں، گوبلٹ جیسے خلیوں، اور بیکٹیریا فیکیلیبیکٹیریم پراؤسنٹزی، یوبیکٹیریم ریکٹیل، اور بیکٹیریوائڈز تھیٹایوٹومیکرون کی مشترکہ کاشت کو برقرار رکھا۔ زبانی انتظامیہ منشیات کی انتظامیہ کے لیے سب سے عام طریقوں میں سے ایک ہے۔ یہ مریضوں، خاص طور پر بیرونی مریضوں کو، منشیات کے شدید رد عمل کا سامنا کرنے کے کم سے کم امکان کے ساتھ اور زیادہ تر معاملات میں: درد سے پاک، خود دواؤں کی خدمت کرنے کی اجازت دیتا ہے۔ تاہم، جسم میں منشیات کا عمل بڑی حد تک پہلے پاس اثر سے متاثر ہو سکتا ہے۔ گٹ، جو انسانی نظام ہاضمہ میں اہم کردار ادا کرتا ہے، کسی دوا کی کیمیائی اور حیاتیاتی خصوصیات کو منتخب طور پر جذب کرکے اس کی تاثیر کا تعین کرتا ہے۔ اگرچہ نئی دوائیں تیار کرنا مہنگا اور وقت طلب ہے، لیکن حقیقت یہ ہے کہ گٹ آن اے چپ ٹیکنالوجی اعلی سطح کی تھرو پٹ حاصل کرتی ہے جس سے تحقیق اور ترقی کے اخراجات اور نئی دوائیوں کے لیے وقت میں نمایاں کمی واقع ہوئی ہے۔ اگرچہ سوزش والی آنتوں کی بیماری (آئی بی ڈی) کی وجہ مبہم ہے، لیکن اس کی پیتھو فزیولوجی میں گٹ مائکرو بائیوٹا شامل ہے۔ آئی بی ڈی کو متاثر کرنے کے موجودہ طریقے کیکو-2 کو چالو کرنے کے لیے سوزش کے اشارے استعمال کر رہے ہیں۔ یہ پایا گیا کہ آنتوں کے اپیتھیلیم نے رکاوٹ کی تقریب میں کمی اور سائٹوکائن کی تعداد میں اضافہ کا تجربہ کیا۔ گٹ آن اے چپ نے منشیات کی نقل و حمل، جذب اور زہریلے پن کے ساتھ ساتھ مجموعی طور پر مائیکرو انوائرمنٹ میں پیتھوجینسیس اور تعاملات کا مطالعہ کرنے میں ممکنہ پیشرفت کے بارے میں تشخیص کی اجازت دی۔ مزید برآں، گٹ-آن-اے-چپ بیکٹیریل پرجاتیوں کے سوزش کے اثرات کی جانچ کی اجازت دیتا ہے۔ چپ کا استعمال انسانی تابکاری سے آنتوں میں وٹرو میں ہونے والی چوٹ کا نمونہ بنانے کے لیے کیا گیا تھا کیونکہ اس نے سیلولر اور ٹشو دونوں کی سطحوں پر چوٹوں کو دوبارہ مرتب کیا تھا۔ چوٹوں میں شامل ہیں لیکن ان تک محدود نہیں: میوکس کی پیداوار کا آباد ہونا، ولس بلونٹنگ کو فروغ دینا، اور مائیکرو ویلی کی مسخ۔ پھیپھڑوں کے پھیپھڑوں پر چپس کو موجودہ ان وٹرو الوئولر-کیپلری انٹرفیس ماڈلز کی جسمانی مطابقت کو بہتر بنانے کی کوشش میں ڈیزائن کیا جا رہا ہے۔ اس طرح کا ملٹی فنکشنل مائیکرو ڈیوائس انسانی الیوولر-کیپلری انٹرفیس (یعنی زندہ پھیپھڑوں کی بنیادی فعال اکائی) کی کلیدی ساختی، فعال اور مکینیکل خصوصیات کو دوبارہ پیش کر سکتا ہے۔ ہارورڈ کے وس انسٹی ٹیوٹ فار بائیولوجیکل انسپائرڈ انجینئرنگ سے تعلق رکھنے والے ڈونگیون ہو نے پی ڈی ایم ایس سے بنی ایک پتلی (10 مائیکرو میٹر) سوراخ دار لچکدار جھلی سے الگ ہونے والے دو قریب سے منسلک مائیکرو چینلز پر مشتمل ایک نظام کی تشکیل کو بیان کیا ہے۔ یہ آلہ بڑی حد تک تین مائیکرو فلوڈک چینلز پر مشتمل ہوتا ہے، اور صرف درمیانی حصے میں سوراخ دار جھلی ہوتی ہے۔ کلچر خلیات جھلی کے دونوں طرف اگائے جاتے تھے: ایک طرف انسانی الوئولر اپیتھیلیل خلیات، اور دوسری طرف انسانی پلمونری مائیکرو ویسکولر اینڈوتھیلیل خلیات۔ چینلز کی تقسیم نہ صرف ہوا کے بہاؤ کو ایک سیال کے طور پر آسان بناتی ہے جو خلیوں اور غذائی اجزاء کو اپیتھیلیم کی اوپری سطح تک پہنچاتی ہے، بلکہ درمیانی اور سائیڈ چینلز کے درمیان دباؤ کے فرق کو بھی ممکن بناتی ہے۔ انسان کے تنفس کے چکر میں عام تحریک کے دوران، انٹراپلورل دباؤ کم ہو جاتا ہے، جس سے الوولی کی توسیع ہوتی ہے۔ جیسے ہی ہوا کو پھیپھڑوں میں کھینچا جاتا ہے، الیوولر اپیتھیلیم اور کیپلریز میں جوڑا ہوا اینڈوتھیلیم پھیلا ہوا ہوتا ہے۔ چونکہ ویکیوم سائیڈ چینلز سے جڑا ہوتا ہے، اس لیے دباؤ میں کمی درمیانی چینل کو وسعت دینے کا سبب بنے گی، اس طرح سوراخ دار جھلی کو پھیلا دے گی اور اس کے بعد، پورے الوئولر-کیپلری انٹرفیس کو پھیلا دے گی۔ جھلی کے پھیلاؤ کے پیچھے دباؤ سے چلنے والی متحرک حرکت، جسے ایک چکور مکینیکل تناؤ (جس کی قیمت تقریبا 10 ٪ ہے) کے طور پر بھی بیان کیا جاتا ہے، اس آلے کے جامد ورژن اور ٹرانس ویل کلچر سسٹم کے مقابلے میں، سوراخ دار جھلی میں نینو پارٹیکل ٹرانسلوکیشن کی شرح میں نمایاں اضافہ کرتا ہے۔ کسی آلے کی حیاتیاتی درستگی کی مکمل توثیق کرنے کے لیے، اس کے پورے اعضاء کے ردعمل کا جائزہ لینا ضروری ہے۔ اس مثال میں، محققین نے خلیوں کو چوٹیں پہنچائیں: پلمونری سوزش: پلمونری سوزش کے ردعمل میں ایک کثیر الجہتی حکمت عملی شامل ہوتی ہے، لیکن ایپیٹیلیل خلیوں کی بڑھتی ہوئی پیداوار اور سائٹوکائنز کے ابتدائی ردعمل کی رہائی کے ساتھ، انٹرفیس کو لیوکوسائٹ چپکنے والے مالیکیولز کی بڑھتی ہوئی تعداد سے گزرنا چاہیے۔ ہو کے تجربے میں، ایک طاقتور سوزش ثالث پر مشتمل میڈیم متعارف کروا کر پلمونری سوزش کی تقلید کی گئی۔ چوٹ لگنے کے صرف چند گھنٹوں بعد، مائکرو فلوئڈک ڈیوائس کے خلیات جو چکور تناؤ کا شکار ہوتے ہیں، نے پہلے بیان کردہ حیاتیاتی ردعمل کے مطابق رد عمل ظاہر کیا۔ پلمونری انفیکشن: زندہ ای-کولی بیکٹیریا کو یہ ظاہر کرنے کے لیے استعمال کیا گیا کہ یہ نظام بیکٹیریل پلمونری انفیکشن کے لیے پیدائشی سیلولر ردعمل کی نقل بھی کر سکتا ہے۔ بیکٹیریا کو الوئولر اپیتھیلیم کی اوپری سطح پر متعارف کرایا گیا تھا۔ چند گھنٹوں کے اندر، نیوٹروفلز کا الیوولر ڈبے میں پتہ چلا، جس کا مطلب ہے کہ وہ ویسکولر مائیکرو چینل سے منتقل ہو چکے تھے جہاں سوراخ دار جھلی نے بیکٹیریا کو پھگوسیٹائز کیا تھا۔ مزید برآں، محققین کا خیال ہے کہ اس پھیپھڑوں پر چپ والے نظام کی ممکنہ قدر زہریلی سائنس کی ایپلی کیشنز میں مدد کرے گی۔ نینو پارٹیکلز پر پلمونری ردعمل کی تحقیقات کرکے، محققین کو امید ہے کہ وہ بعض ماحول میں صحت کے خطرات کے بارے میں مزید جان سکیں گے، اور وٹرو ماڈلز میں پہلے سے زیادہ آسان کردہ کو درست کریں گے۔ چونکہ ایک مائکرو فلوڈک پھیپھڑا ایک چپ پر زندہ انسانی پھیپھڑے کی مکینیکل خصوصیات کو زیادہ درست طریقے سے دوبارہ پیش کر سکتا ہے، اس لیے اس کے جسمانی ردعمل ٹرانس ویل کلچر سسٹم کے مقابلے میں تیز اور زیادہ درست ہوں گے۔ اس کے باوجود، شائع شدہ مطالعات تسلیم کرتے ہیں کہ پھیپھڑوں پر چپ کے ردعمل ابھی تک مقامی الیوولر اپیتھیلیل خلیوں کے ردعمل کو مکمل طور پر دوبارہ پیش نہیں کرتے ہیں۔ ویوو کارڈیک ٹشو کے ماحول میں نقل کرنے کی ہارٹ پاسٹ کی کوششیں سنکچنتا اور الیکٹرو فزیولوجیکل ردعمل کی نقل کرتے وقت مشکلات کی وجہ سے مشکل ثابت ہوئی ہیں۔ اس طرح کی خصوصیات ان وٹرو تجربات کی درستگی میں بہت اضافہ کریں گی۔ مائکرو فلوئڈکس نے پہلے ہی کارڈیومیوسائٹس پر ان وٹرو تجربات میں حصہ ڈالا ہے، جو برقی قوت پیدا کرتے ہیں جو دل کی دھڑکن کو کنٹرول کرتے ہیں۔ مثال کے طور پر، محققین نے پی ڈی ایم ایس مائیکرو چیمبرز کی ایک صف بنائی ہے، جو سینسرز اور محرک الیکٹروڈز کے ساتھ ایک ایسے آلے کے طور پر منسلک ہے جو برقی کیمیائی اور نظری طور پر کارڈیومیوسائٹس کے میٹابولزم کی نگرانی کرے گا۔ ایک اور لیب-آن-اے-چپ نے اسی طرح پی ڈی ایم ایس میں ایک مائیکرو فلوڈک نیٹ ورک کو پلانر مائیکرو الیکٹروڈز کے ساتھ ملایا، اس بار واحد بالغ میورین کارڈیومیوسائٹس سے ایکسٹرا سیلولر صلاحیت کی پیمائش کرنے کے لیے۔ ہارٹ-آن-اے-چپ کے ایک رپورٹ شدہ ڈیزائن کا دعوی ہے کہ اس نے "ان تعمیرات میں ساخت-فنکشن کے تعلقات کی پیمائش کا ایک موثر ذریعہ بنایا ہے جو لیمینر کارڈیک پٹھوں کے درجہ بندی کے ٹشو آرکیٹیکچرز کی نقل کرتے ہیں"۔ یہ چپ اس بات کا تعین کرتی ہے کہ کارڈیک ٹشو سے بنے سکڑنے والے آلات میں مایوسائٹس کی صف بندی اور جین کے اظہار کا خاکہ (شکل اور خلیے کی ساخت کی اخترتی سے متاثر) کارڈیک سکڑنے میں پیدا ہونے والی قوت میں حصہ ڈالتا ہے۔ یہ ہارٹ آن اے چپ ایک بائیو ہائبرڈ تعمیر ہے: ایک انجینیئرڈ انیسوٹروپک وینٹریکلر مایوکارڈیم ایک ایلسٹومیرک پتلی فلم ہے۔ اس مخصوص مائیکرو فلوڈک ڈیوائس کے ڈیزائن اور من گھڑت عمل میں پہلے شیشے کی سطح کے کناروں کو ٹیپ (یا کسی حفاظتی فلم) سے ڈھانپنا شامل ہے جیسے کہ سبسٹریٹ کی مطلوبہ شکل کو سموچ کرنا۔ اس کے بعد پی این آئی پی اے کی ایک اسپن کوٹ پرت لگائی جاتی ہے۔ اس کے تحلیل ہونے کے بعد، حفاظتی فلم کو چھیل دیا جاتا ہے، جس کے نتیجے میں پی این آئی پی اے کا ایک خود مختار ادارہ بنتا ہے۔ آخری مراحل میں کور سلپ اور کیورنگ کے اوپر پی ڈی ایم ایس کی حفاظتی سطح کی اسپن کوٹنگ شامل ہے۔ پٹھوں کی پتلی فلمیں (ایم ٹی ایف) کارڈیک پٹھوں کے مونو لیئرز کو پی ڈی ایم ایس کے پتلی لچکدار سبسٹریٹ پر انجینئر کرنے کے قابل بناتی ہیں۔ 2 ڈی سیل کلچر کو صحیح طریقے سے بیج لگانے کے لیے، پی ڈی ایم ایس کی سطح پر فائبرونیکٹن "اینٹوں کی دیوار" کا نمونہ بچھانے کے لیے ایک مائیکرو کانٹیکٹ پرنٹنگ تکنیک کا استعمال کیا گیا۔ ایک بار جب وینٹریکلر مایوسائٹس کو فنکشنلائزڈ سبسٹریٹ پر بیج دیا گیا تو فائبرونیکٹن پیٹرن نے انہیں انیسوٹروپک مونو لیئر پیدا کرنے کے لیے تیار کیا۔ پتلی فلموں کو آئتاکار دانتوں کے ساتھ دو قطاروں میں کاٹنے کے بعد، اور اس کے بعد پورے آلے کو غسل میں رکھنے کے بعد، الیکٹروڈ فیلڈ محرک کے ذریعے مایوسائٹس کے سکڑنے کو متحرک کرتے ہیں-اس طرح ایم ٹی ایف میں سٹرپس/دانتوں کو گھمایا جاتا ہے۔ محققین نے ٹشو اسٹریس اور کنٹریکٹائل سائیکل کے دوران ایم ٹی ایف سٹرپس کے منحنی دائرے کے درمیان ایک ارتباط تیار کیا ہے، جس سے مظاہرہ شدہ چپ کو "تناؤ، الیکٹرو فزیولوجی اور سیلولر فن تعمیر کی مقدار کے پلیٹ فارم" کے طور پر توثیق ہوتی ہے۔ اگرچہ محققین نے 2 ڈی سیل کلچرز پر توجہ مرکوز کی ہے، تھری ڈی سیل کی تعمیرات ان ویوو ماحول اور انسانی جسم میں ہونے والے تعاملات (مثال کے طور پر سیل سے سیل) کی بہتر نقل کرتی ہیں۔ لہذا، انہیں ٹاکسیکولوجی اور منشیات کے ردعمل جیسے مطالعات کے لیے امید افزا ماڈل سمجھا جاتا ہے۔ چن اور دیگر کے مطالعے کی بنیاد پر، والوولر اینڈوتھیلیل/انٹرسٹیشیل خلیوں (وی ای سیز/وی آئی سیز) کے تعاملات کا مطالعہ ایک 3 ڈی پی ڈی ایم ایس-گلاس مائیکرو فلوئڈک ڈیوائس کے ذریعے کیا جاتا ہے جس میں ایک اوپری چینل ہوتا ہے جو شیر تناؤ کے تحت وی ای سیز کے ساتھ بہتا ہے، ایک جھلی جس میں یکساں سوراخ ہوتے ہیں، اور نیچے کا چینل جس میں وی آئی سی-ہائیڈروگل ہوتا ہے۔ وی ای سی کی تصدیق بیمار وی آئی سی مایوفائبرو بلاسٹ کی تفریق کو روکنے کے لیے کی جاتی ہے، جس میں شیئر اسٹریس کے ذریعے دبانے کو تقویت ملتی ہے۔ ایک اور پی ڈی ایم ایس 3 ڈی مائکرو فلوڈک ہارٹ آن اے چپ ڈیزائن کو 10 ٪ سے 15 ٪ یک جہتی چکور مکینیکل تناؤ پیدا کرنے کے لیے ماپا جاتا ہے۔ یہ آلہ سیل کلچر پر مشتمل ہوتا ہے جس میں کیجنگ کے لیے ہینگنگ پوسٹس اور پی ڈی ایم ایس کے بکلنگ سے بچنے کے لیے اسکیفولڈنگ پوسٹس کے ساتھ ایک ایکٹیویشن ڈبے کے ساتھ کارڈیک سائیکل پریشر سگنل کی نقل ہوتی ہے۔ اس ڈیزائن سے متحرک ہونے والے نوزائیدہ چوہے کے مائیکرو انجینئرڈ کارڈیک ٹشوز (ایم یو ای سی ٹیز) غیر متحرک کنٹرول کے مقابلے میں بہتر ہم وقت کی دھڑکن، پھیلاؤ، پختگی اور عملداری کو ظاہر کرتے ہیں۔ انسانی انڈیوسڈ پلوری پوٹینٹ اسٹیم سیل سے ماخوذ کارڈیومیوسائٹس (ایچ آئی پی ایس سی-سی ایم) کے سکڑنے کی شرح 100 گنا کم آئسوپرینالین کے ساتھ تیز ہوتی ہے، جو ایک ہارٹ بلاک ٹریٹمنٹ ہے، جب برقی رفتار سگنل (+ ای ایس) کے مقابلے میں ای ایس کے بغیر ہوتا ہے۔ تھری ڈی مائیکرو فلوئڈک ہارٹ آن اے چپس نے بھی دل کی بیماریوں کی تحقیق میں سہولت فراہم کی ہے۔ مثال کے طور پر، کارڈیک ہائپر ٹرافی اور فائبروسس کا مطالعہ میکانکی طور پر محرک شدہ ایم یو ای سی ٹیز کی متعلقہ بائیو مارکر سطح کے ذریعے کیا جاتا ہے، جیسے کہ سابق کے لیے ایٹریل نیٹریوریٹک پیپٹائڈ (اے این پی) اور مؤخر الذکر کے لیے تبدیلی نمو عنصر-β (ٹی جی ایف-β)۔ نیز، اسکیمیا کا علم عمل کے ممکنہ مشاہدات سے حاصل ہوتا ہے۔ گردے کے گردوں کے خلیات اور نیفرون پہلے ہی مائیکرو فلوئڈک آلات کے ذریعے نقل کیے جا چکے ہیں۔ "اس طرح کے سیل کلچر سیل اور اعضاء کے افعال میں نئی بصیرت کا باعث بن سکتے ہیں اور منشیات کی جانچ کے لیے استعمال کیے جا سکتے ہیں۔" گردے پر ایک چپ والا آلہ گردے کی گمشدہ تقریب کے لیے مصنوعی متبادل پر مشتمل تحقیق کو تیز کرنے کی صلاحیت رکھتا ہے۔ آج کل، ڈائلیسس کے لیے مریضوں کو ہفتے میں تین بار کلینک جانے کی ضرورت ہوتی ہے۔ علاج کی ایک زیادہ قابل نقل اور قابل رسائی شکل نہ صرف مریض کی مجموعی صحت میں اضافہ کرے گی (علاج کی تعدد میں اضافہ کرکے) بلکہ پورا عمل زیادہ موثر اور قابل برداشت ہو جائے گا۔ مصنوعی گردے کی تحقیق جدید شعبوں: مائیکرو فلوئڈکس، منیٹورائزیشن اور نینو ٹیکنالوجی کے ذریعے آلات میں نقل و حمل، پہننے کی اہلیت اور شاید امپلانٹیشن کی صلاحیت لانے کی کوشش کر رہی ہے۔ نیفرون گردے کی فعال اکائی ہے اور یہ گلومیرولس اور ٹیوبلر جزو پر مشتمل ہے۔ ایم آئی ٹی کے محققین نے دعوی کیا ہے کہ انہوں نے ایک بائیو آرٹیفیشل ڈیوائس ڈیزائن کیا ہے جو نیفرون کے گلومیرولس، پراکسیمل کنولیوٹڈ ٹیوبل اور ہینلے کے لوپ کے فنکشن کی نقل کرتا ہے۔ آلہ کے ہر حصے کا اپنا منفرد ڈیزائن ہوتا ہے، جو عام طور پر ایک جھلی سے الگ ہونے والی دو مائیکرو فیبریکیٹڈ تہوں پر مشتمل ہوتا ہے۔ مائیکرو فلوڈک ڈیوائس کا واحد انلیٹ داخل ہونے والے خون کے نمونے کے لیے بنایا گیا ہے۔ نیفرون کے گلومیرولس کے حصے میں، جھلی خون کے بعض ذرات کو کیپلری خلیوں کی دیوار کے ذریعے جانے دیتی ہے، جو اینڈوتھیلیم، بیسمنٹ جھلی اور ایپیٹیلیل پوڈوسائٹس پر مشتمل ہوتے ہیں۔ جو سیال کیپلری خون سے بومن کی جگہ میں فلٹر کیا جاتا ہے اسے فلٹریٹ یا پرائمری پیشاب کہا جاتا ہے۔ نلیوں میں، پیشاب کی تشکیل کے حصے کے طور پر فلٹریٹ میں کچھ مادے شامل کیے جاتے ہیں، اور کچھ مادے فلٹریٹ سے باہر نکل کر خون میں واپس آ جاتے ہیں۔ ان نلیوں کا پہلا حصہ پراکسیمل کنولیوٹڈ نلیاں ہے۔ یہ وہ جگہ ہے جہاں غذائیت سے متعلق اہم مادوں کا تقریبا مکمل جذب ہوتا ہے۔ آلہ میں، یہ حصہ محض ایک سیدھا چینل ہے، لیکن فلٹریٹ میں جانے والے خون کے ذرات کو پہلے بیان کردہ جھلی اور گردوں کے پراکسیمل نلکے کے خلیوں کی ایک پرت کو عبور کرنا پڑتا ہے۔ نلیوں کا دوسرا حصہ ہینلے کا لوپ ہے جہاں پیشاب سے پانی اور آئنوں کا دوبارہ جذب ہوتا ہے۔ ڈیوائس کے لوپنگ چینلز ہینلے کے لوپ کے کاؤنٹر کرنٹ میکانزم کی تقلید کرنے کی کوشش کرتے ہیں۔ اسی طرح، ہینلے کے لوپ کے لیے کئی مختلف خلیوں کی اقسام کی ضرورت ہوتی ہے کیونکہ ہر خلیے کی قسم میں نقل و حمل کی الگ خصوصیات اور خصوصیات ہوتی ہیں۔ ان میں اترتے ہوئے اعضاء کے خلیات، پتلے چڑھتے ہوئے اعضاء کے خلیات، موٹے چڑھتے ہوئے اعضاء کے خلیات، کورٹیکل جمع کرنے والی نالی کے خلیات اور میڈلری جمع کرنے والی نالی کے خلیات شامل ہیں۔ جسمانی نیفرون کے مکمل فلٹریشن اور ریبسورپشن رویے کے مائیکرو فلوڈک ڈیوائس کے تخروپن کی توثیق کرنے کی طرف ایک قدم میں یہ ظاہر کرنا شامل ہوگا کہ خون اور فلٹریٹ کے درمیان نقل و حمل کی خصوصیات اس حوالے سے یکساں ہیں کہ وہ کہاں پائے جاتے ہیں اور جھلی کے ذریعے کیا جانے دیا جا رہا ہے۔ مثال کے طور پر، پانی کی غیر فعال نقل و حمل کی بڑی اکثریت پراکسیمل نلکے اور نزولی پتلی اعضاء میں ہوتی ہے، یا این اے سی ایل کی فعال نقل و حمل بڑی حد تک پراکسیمل نلکے اور موٹے چڑھتے اعضاء میں ہوتی ہے۔ ڈیوائس کے ڈیزائن کی ضروریات کے لیے گلومیرولس میں فلٹریشن فریکشن 15-20% کے درمیان مختلف ہونا ضروری ہے، یا پراکسیمل کنولیوٹڈ نلکے میں فلٹریشن ریبسورپشن 65-70% کے درمیان مختلف ہونا چاہیے، اور آخر میں پیشاب میں یوریا کا ارتکاز (ڈیوائس کے دو آؤٹ لیٹس میں سے کسی ایک پر جمع کیا گیا) 200-400 mM کے درمیان مختلف ہونا چاہیے۔ ایک حالیہ رپورٹ غیر فعال پھیلاؤ کے فنکشن کو قائم کرنے کے ساتھ ہائیڈروگل مائکرو فلوڈک آلات پر بائیومیمک نیفرون کی وضاحت کرتی ہے۔ نیفرون کا پیچیدہ جسمانی فعل برتنوں اور نلیوں کے درمیان تعامل کی بنیاد پر حاصل کیا جاتا ہے (دونوں کھوکھلی چینل ہیں)۔ تاہم، روایتی لیبارٹری کی تکنیکیں عام طور پر 2 ڈی ڈھانچوں پر توجہ مرکوز کرتی ہیں، جیسے کہ پیٹری ڈش جس میں 3 ڈی میں پائے جانے والے حقیقی فزیولوجی کو دوبارہ مرتب کرنے کی صلاحیت کا فقدان ہے۔ لہذا، مصنفین نے تھری ڈی ہائیڈروگل کے اندر فنکشنل، سیل لائننگ اور پرفیوز ایبل مائیکرو چینلز بنانے کا ایک نیا طریقہ تیار کیا۔ برتن اینڈوتھیلیل اور گردوں کے اپیتھیلیل خلیات کو ہائیڈروگل مائیکرو چینل کے اندر کلچر کیا جاتا ہے اور بالترتیب برتنوں اور نلیوں کی نقل کرنے کے لیے سیلولر کوریج تشکیل دیتے ہیں۔ انہوں نے ہائیڈروگل میں برتنوں اور نلیوں کے درمیان ایک چھوٹے نامیاتی مالیکیول (عام طور پر منشیات) کے غیر فعال پھیلاؤ کی جانچ کرنے کے لیے کنفوکل خوردبین کا استعمال کیا۔ یہ مطالعہ ری جنریٹو میڈیسن اور ڈرگ اسکریننگ کے لیے رینٹل فزیولوجی کی نقل کرنے کی فائدہ مند صلاحیت کو ظاہر کرتا ہے۔ جگر میٹابولزم کا ایک اہم اعضاء ہے، اور اس کا تعلق گلائکوجن اسٹوریج، سرخ خون کے خلیوں کے سڑنے، کچھ پروٹین اور ہارمون کی ترکیب، اور ڈیٹوکسفیکیشن سے ہے۔ ان افعال کے اندر، نئے منشیات کی ترقی اور کلینیکل ٹرائلز کے لیے اس کا ڈیٹوکسفیکیشن ردعمل ضروری ہے۔ اس کے علاوہ، اس کے کثیر افعال کی وجہ سے جگر بہت سی بیماریوں کا شکار ہوتا ہے، اور جگر کی بیماریاں ایک عالمی چیلنج بن چکی ہیں۔ جگر پر چپ والے آلات جگر کے افعال میں شامل پیچیدہ جگر کے لوبولز کی نقل کرکے جگر کے نظام کی تقلید کرنے کے لیے مائیکرو فلوڈک تکنیک کا استعمال کرتے ہیں۔ لیور-آن-اے-چپ ڈیوائسز محققین کو نسبتا کم لاگت کے ساتھ جگر کی خرابی اور پیتھوجینسیس پر کام کرنے میں مدد کے لیے ایک اچھا ماڈل فراہم کرتے ہیں۔ محققین بنیادی چوہے کے ہیپاٹوسائٹس اور دیگر غیر پیرنکائمل خلیوں کا استعمال کرتے ہیں۔ کوکلچر کے اس طریقہ کار کا بڑے پیمانے پر مطالعہ کیا جاتا ہے اور یہ ہیپاٹوسائٹس کے بقا کے وقت کی توسیع اور جگر کے مخصوص افعال کی کارکردگی میں مدد کے لیے فائدہ مند ثابت ہوتا ہے۔ لیور-آن-اے-چپ کے بہت سے نظام مخصوص ڈیزائن اور مقصد کی بنیاد پر متعدد چینلز اور چیمبرز کے ساتھ پولی (ڈائیمیتھائلسیلوکسن) (پی ڈی ایم ایس) سے بنے ہوتے ہیں۔ پی ڈی ایم ایس استعمال کیا جاتا ہے اور مقبول ہو گیا ہے کیونکہ اس کی خام مال کی قیمت نسبتا کم ہے، اور اسے آسانی سے مائیکرو فلوڈک آلات کے لیے بھی ڈھالا جاتا ہے۔ لیکن پی ڈی ایم ایس اہم سگنلنگ مالیکیولز بشمول پروٹین اور ہارمونز کو جذب کر سکتا ہے۔ دیگر غیر فعال مواد جیسے پولی سلفون یا پولی کاربونیٹ جگر کی چپس میں استعمال ہوتے ہیں۔ ایمولیٹ محققین کے ایک مطالعے میں جگر کی چپس کے استعمال کے فوائد کا جائزہ لیا گیا جس میں منشیات سے پیدا ہونے والی جگر کی چوٹ کی پیش گوئی کی گئی ہے جو منشیات کی نشوونما کے ورک فلوز/پائپ لائنز میں درکار اعلی اخراجات اور وقت کو کم کر سکتی ہے، جسے بعض اوقات دواسازی کی صنعت کے "پیداواری بحران" کے طور پر بیان کیا جاتا ہے۔ زہر نہلے نے بعد میں 12 وجوہات بیان کیں جن کی وجہ سے مائیکرو فزیالوجیکل سسٹم (ایم پی ایس) جیسے آرگن چپس انسانی بیماریوں کی ماڈلنگ میں بہتر ہیں۔ کین اور دیگر کا ایک ڈیزائن۔ مائکرو فلوڈک کنوؤں کی 8 * 8 عنصر کی صف میں بنیادی چوہے کے ہیپاٹوسائٹس اور 3T3-J2 فائبر بلاسٹ کو کلچر کرتا ہے۔ ہر کنویں کو دو کمروں میں تقسیم کیا گیا ہے۔ بنیادی چیمبر میں چوہے کے ہیپاٹوسائٹس اور 3T3-J2 فائبر بلاسٹ ہوتے ہیں اور یہ خلیوں کے چپکنے کے لیے شیشے سے بنا ہوتا ہے۔ بنیادی چیمبر میں سے ہر ایک مائکرو فلوڈک نیٹ ورک سے منسلک ہوتا ہے جو میٹابولک سبسٹریٹ کی فراہمی کرتا ہے اور میٹابولک ضمنی مصنوعات کو ہٹا دیتا ہے۔ پی ڈی ایم ایس کی 100 مائیکرو میٹر موٹی جھلی پرائمری اور سیکنڈری چیمبر کو الگ کرتی ہے، جس سے سیکنڈری چیمبر کو دوسرے مائیکرو فلوڈک نیٹ ورک سے منسلک کیا جا سکتا ہے جو 37 ڈگری سیلسیس کمرے کی ہوا کو 10 فیصد کاربن ڈائی آکسائیڈ کے ساتھ پرفیوز کرتا ہے، اور چوہے کے ہیپاٹوسائٹس کے لیے ہوا کا تبادلہ پیدا کرتا ہے۔ یوریا اور مستحکم حالت والے پروٹین کی پیداوار ہائی تھرو پٹ زہریلا مطالعہ میں استعمال کے لیے اس آلے کی عملداری کو ثابت کرتی ہے۔ کانگ اور دیگر کا ایک اور ڈیزائن۔ بنیادی چوہے کے ہیپاٹوسائٹس اور اینڈوتھیلیل خلیوں کو کوکلچر کرتا ہے۔ پہلے ایک واحد چینل بنایا جاتا ہے۔ اس کے بعد ہیپاٹوسائٹس اور اینڈوتھیلیل خلیوں کو آلہ پر لگایا جاتا ہے اور درمیان میں ایک پتلی میٹرگل پرت کے ذریعے الگ کیا جاتا ہے۔ میٹابولک سبسٹریٹ اور میٹابولک ضمنی مصنوعات اس چینل کو فراہم کرنے یا ہٹانے کے لیے اشتراک کرتے ہیں۔ بعد میں، ایک دوہری چینل بنایا جاتا ہے، اور اینڈوتھیلیل خلیات اور ہیپاٹوسائٹس خلیات کے پاس سبسٹریٹ کی فراہمی یا ضمنی مصنوع کو ہٹانے کے لیے اپنے چینل ہوتے ہیں۔ یوریا کی پیداوار اور ہیپاٹائٹس بی وائرس (ایچ بی وی) ریپلیکیشن ٹیسٹ پر مثبت نتیجہ ہیپاٹوٹروپک وائرس کا مطالعہ کرنے کی صلاحیت کو ظاہر کرتا ہے۔ لیور-آن-اے-چپ پر کچھ دیگر ایپلی کیشنز ہیں۔ لو اور دیگر۔ لیور ٹیومر-آن-اے-چپ ماڈل تیار کیا۔ ڈی سیلولرائزڈ لیور میٹرکس (ڈی ایل ایم)-جیلیٹن میتھاکریلائل (جی ایل ایم اے) پر مبنی بائیومیمیٹک لیور ٹیومر-آن-اے-چپ مزید ٹیومر مخالف مطالعات کے لیے ایک موزوں ڈیزائن ثابت ہوا۔ Zhou et al. ہیپاٹوسائٹس اور سگنلنگ اور بازیابی پر الکحل کے زخموں کا تجزیہ کیا۔ لیور-آن-اے-چپ نے جگر سے متعلق تحقیق کے لیے اپنی بڑی صلاحیت ظاہر کی ہے۔ جگر پر چپ والے آلات کے لیے مستقبل کے اہداف زیادہ حقیقت پسندانہ جگر کے ماحول کو دوبارہ ترتیب دینے پر مرکوز ہیں، بشمول سیالوں میں ریجینٹ، خلیوں کی اقسام، بقا کے وقت میں توسیع وغیرہ۔ پروسٹیٹ اپیتھیلیم کی پروسٹیٹ ریکریکیشن شواہد سے متاثر ہوتی ہے جس سے پتہ چلتا ہے کہ یہ کینسر میٹاسٹیسس میں نیوکلیئشن کا مقام ہے۔ یہ نظام بنیادی طور پر چوہوں سے دو اور اس کے بعد تین جہتی انسانی خلیوں کی افزائش میں کلچر شدہ خلیوں کی نشوونما کے اگلے مرحلے کے طور پر کام کرتے ہیں۔ پی ڈی ایم ایس کی پیش رفت نے مائیکرو فلوڈک نظاموں کی تخلیق کو قابل بنایا ہے جو سایڈست ٹپوگرافی، گیس اور مائع کے تبادلے کے ساتھ ساتھ روایتی خوردبین کے ذریعے مشاہدے میں آسانی کا فائدہ پیش کرتے ہیں۔ یونیورسٹی آف گرینوبل الپس کے محققین نے ایک طریقہ کار کا خاکہ پیش کیا ہے جو ایک قابل عمل پروسٹیٹ اپیتھیلیم ماڈل کی تعمیر کی کوشش میں اس طرح کے مائیکرو فلوڈک نظام کا استعمال کرتا ہے۔ یہ نقطہ نظر ایک سلنڈریکل مائیکرو چینل کی ترتیب پر مرکوز ہے، جو انسانی خفیہ نالی کی مورفولوجی کی نقل کرتا ہے، جس کے اندر اپیتھیلیم واقع ہے۔ سیل کلچرز کے کامیاب فروغ کے لیے مختلف مائیکرو چینل قطر کا جائزہ لیا گیا، اور یہ مشاہدہ کیا گیا کہ 150-400 μm کے قطر سب سے زیادہ کامیاب تھے۔ مزید برآں، مائیکرو فلوڈک کرنٹس میں تغیرات کے ذریعے جسمانی تناؤ کے تعارف کے باوجود، سیلولر چپکنے والی اس تجربے کے دوران برقرار رہی۔ ان تعمیرات کا مقصد مائیکرو انوائرمنٹل تبدیلیوں پر سیلولر رد عمل کا اندازہ لگانے کے ساتھ ساتھ پروسٹیٹک سیال کو جمع کرنے میں سہولت فراہم کرنا ہے۔ مزید برآں، پروسٹیٹ-آن-اے-چپ میٹاسٹاسس کے منظرناموں کی تفریح کو قابل بناتا ہے، جو منشیات کے امیدواروں اور دیگر علاج کے طریقوں کی تشخیص کی اجازت دیتا ہے۔ اس طریقہ کار کی اسکیل ایبلٹی محققین کے لیے بھی پرکشش ہے، کیونکہ دوبارہ استعمال کے قابل مولڈ اپروچ پیداوار کی کم لاگت کو یقینی بناتا ہے۔ خون کی شریانوں کی بیماریاں اکثر خون کی چھوٹی شریانوں کی ساخت اور افعال میں تبدیلیوں کی وجہ سے ہوتی ہیں۔ مثال کے طور پر، ہائی بلڈ پریشر کی خود رپورٹ شدہ شرحوں سے پتہ چلتا ہے کہ شرح بڑھ رہی ہے، نیشنل ہیلتھ اینڈ نیوٹریشن ایگزامینیشن سروے کی 2003 کی ایک رپورٹ میں کہا گیا ہے۔ شریان کے حیاتیاتی ردعمل کی تقلید کرنے والا ایک مائیکرو فلوڈک پلیٹ فارم نہ صرف اعضاء پر مبنی اسکرینوں کو منشیات کی نشوونما کے مقدمے کی سماعت کے دوران زیادہ کثرت سے واقع ہونے کے قابل بناتا ہے، بلکہ چھوٹی شریانوں میں پیتھولوجک تبدیلیوں کے پیچھے بنیادی میکانزم کی جامع تفہیم بھی فراہم کرتا ہے اور علاج کی بہتر حکمت عملی تیار کرتا ہے۔ ٹورنٹو یونیورسٹی سے تعلق رکھنے والے ایکسل گنتھر کا استدلال ہے کہ اس طرح کے ایم ای ایم ایس پر مبنی آلات ممکنہ طور پر کلینیکل ترتیب (ذاتی دوا) میں مریض کی مائکرو ویسکولر حیثیت کی تشخیص میں مدد کر سکتے ہیں۔ الگ تھلگ مزاحمتی شریانوں (شریانوں اور چھوٹی شریانوں کا قطر 30 مائیکرو میٹر اور 300 مائیکرو میٹر کے درمیان مختلف ہوتا ہے) کی اندرونی خصوصیات کی جانچ کے لیے استعمال ہونے والے روایتی طریقوں میں پریشر مائیگرافی تکنیک شامل ہے۔ تاہم، اس طرح کے طریقوں کے لیے فی الحال دستی طور پر ہنر مند اہلکاروں کی ضرورت ہوتی ہے اور یہ قابل پیمائش نہیں ہیں۔ ایک آرٹری آن اے چپ ایک پلیٹ فارم پر ایک شریان کو ایڈجسٹ کرکے ان میں سے کئی حدود پر قابو پا سکتا ہے جو اسکیل ایبل، سستا اور ممکنہ طور پر اس کی تیاری میں خودکار ہوگا۔ ایک اعضاء پر مبنی مائکرو فلوڈک پلیٹ فارم لیب-آن-اے-چپ کے طور پر تیار کیا گیا ہے جس پر خون کی ایک نازک شریان کو ٹھیک کیا جا سکتا ہے، جس سے مزاحمتی شریانوں کی خرابی کے تعین کا مطالعہ کیا جا سکتا ہے۔ شریانوں کے مائیکرو انوائرمنٹ کی خصوصیت آس پاس کے درجہ حرارت، ٹرانسمرل دباؤ، اور لومینل اور ابلومینل منشیات کی تعداد ہے۔ مائیکرو انوائرمنٹ سے متعدد ان پٹ ہموار پٹھوں کے خلیوں (ایس ایم سی) اور اینڈوتھیلیل خلیوں (ای سی) پر میکانی یا کیمیائی محرکات کی ایک وسیع رینج کا سبب بنتے ہیں جو بالترتیب برتن کی بیرونی اور لومینل دیواروں کو لائن کرتے ہیں۔ اینڈوتھیلیل خلیات ویسوکونسٹریکشن اور ویسوڈیلٹر عوامل کو جاری کرنے کے ذمہ دار ہوتے ہیں، اس طرح سر میں ترمیم کرتے ہیں۔ ویسکولر ٹون کی تعریف خون کی شریانوں کے اندر اس کے زیادہ سے زیادہ قطر کے مقابلے میں سکڑنے کی ڈگری کے طور پر کی جاتی ہے۔ پیتھوجینک تصورات فی الحال یقین رکھتے ہیں کہ اس مائیکرو انوائرمنٹ میں ٹھیک ٹھیک تبدیلیاں شریانوں کے سر پر واضح اثرات مرتب کرتی ہیں اور پردیی ویسکولر مزاحمت کو شدید طور پر تبدیل کر سکتی ہیں۔ اس ڈیزائن کے پیچھے انجینئرز کا خیال ہے کہ ایک مخصوص طاقت مائیکرو انوائرمنٹ کے اندر پائے جانے والے متنوع اسپاٹیوٹیمپورل اثرات کو کنٹرول کرنے اور ان کی تقلید کرنے کی صلاحیت میں مضمر ہے، جبکہ مائیگرافی پروٹوکول، ان کے ڈیزائن کی وجہ سے، صرف یکساں مائیکرو انوائرمنٹ قائم کرتے ہیں۔ انہوں نے ثابت کیا کہ بیرونی دیواروں کو سپر فیوژن فراہم کرنے والے دو چینلز میں سے صرف ایک کے ذریعے فینائلفرین کی فراہمی سے، منشیات کا سامنا کرنے والا پہلو مخالف منشیات کے مقابلے میں بہت زیادہ سکڑ گیا۔ آرٹری-آن-اے-چپ نمونے کے ریورسیبل امپلانٹیشن کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔ اس ڈیوائس میں ایک مائیکرو چینل نیٹ ورک، ایک شریان لوڈنگ ایریا اور ایک علیحدہ شریان معائنہ ایریا ہوتا ہے۔ شریانوں کے حصے کو لوڈ کرنے کے لیے ایک مائیکرو چینل استعمال ہوتا ہے، اور جب لوڈنگ ویل کو سیل کیا جاتا ہے، تو اسے پرفیوژن چینل کے طور پر بھی استعمال کیا جاتا ہے، تاکہ حیاتیاتی ٹشو میں کیپلری بیڈ میں شریانوں کے خون کی غذائیت کی فراہمی کے عمل کو نقل کیا جا سکے۔ مائیکرو چینلز کا ایک اور جوڑا شریانوں کے حصے کے دونوں سروں کو ٹھیک کرنے کا کام کرتا ہے۔ آخر میں، مائیکرو چینلز کی آخری جوڑی سپر فیوژن کے بہاؤ کی شرح فراہم کرنے کے لیے استعمال کی جاتی ہے، تاکہ اعضاء کی جسمانی اور میٹابولک سرگرمی کو برقرار رکھنے کے لیے ابلومینل وال پر مستقل برقرار رکھنے والا میڈیم فراہم کیا جا سکے۔ ایک تھرمو الیکٹرک ہیٹر اور ایک تھرموریسسٹر چپ سے جڑے ہوتے ہیں اور شریانوں کے معائنہ کے علاقے میں جسمانی درجہ حرارت کو برقرار رکھتے ہیں۔ ٹشو کے نمونے کو معائنہ زون میں لوڈ کرنے اور محفوظ کرنے کا پروٹوکول یہ سمجھنے میں مدد کرتا ہے کہ یہ نقطہ نظر پورے اعضاء کے افعال کو کس طرح تسلیم کرتا ہے۔ ٹشو کے حصے کو لوڈنگ ویل میں ڈوبانے کے بعد، لوڈنگ کے عمل کو ایک سرنج کے ذریعے چلایا جاتا ہے جو لوڈنگ چینل کے دور سرے پر بفر سولیوشن کی مستقل بہاؤ کی شرح کو واپس لے لیتا ہے۔ اس کی وجہ سے شریان کو اس کی مخصوص پوزیشن کی طرف منتقل کیا جاتا ہے۔ یہ/آؤٹ لیٹ لائنوں میں بند فکسشن اور سپر فیوژن کے ساتھ کیا جاتا ہے۔ پمپ کو روکنے کے بعد، فکسشن چینلز میں سے ایک کے ذریعے ذیلی ماحولیاتی دباؤ لگایا جاتا ہے۔ پھر لوڈنگ ویل کو بند کرنے کے بعد، دوسرے فکسشن چینل کو ذیلی ماحولیاتی دباؤ کا نشانہ بنایا جاتا ہے۔ اب شریان معائنہ کے علاقے میں متوازی طور پر قائم ہے، اور اس حصے کے ذریعہ ایک ٹرانسمرل دباؤ محسوس کیا جاتا ہے۔ باقی چینل کھولے جاتے ہیں اور مستقل پرفیوژن اور سپر فیوژن کو علیحدہ سرنج پمپوں کا استعمال کرتے ہوئے ایڈجسٹ کیا جاتا ہے۔ بیماری کے بہت سے عمل کا مطالعہ کرنے کے لیے ویسل آن چپس کا استعمال کیا گیا ہے۔ مثال کے طور پر، علیرزا ماشاغی اور ان کے ساتھی کارکنوں نے وائرل ہیمورجک سنڈروم کا مطالعہ کرنے کے لیے ایک ماڈل تیار کیا، جس میں وائرس سے متاثر ویسکولر انٹیگریٹی کا نقصان شامل ہے۔ اس ماڈل کو ایبولا وائرس کی بیماری کا مطالعہ کرنے اور اینٹی ایبولا دوائیوں کا مطالعہ کرنے کے لیے استعمال کیا گیا تھا۔ 2021 میں، اس نقطہ نظر کو لاسا بخار کے ماڈل اور لاسا وائرس کی بیماری کے لیے پیپٹائڈ ایف ایکس-06 کے علاج کے اثرات کو ظاہر کرنے کے لیے ڈھال لیا گیا ہے۔ جلد انسانی جلد بہت سے پیتھوجینز کے خلاف دفاع کی پہلی لائن ہے اور خود مختلف قسم کی بیماریوں اور مسائل کا شکار ہو سکتی ہے، جیسے کینسر اور سوزش۔ اس طرح، سکن آن اے چپ (ایس او سی) ایپلی کیشنز میں ٹپیکل فارماسیوٹیکلز اور کاسمیٹکس کی جانچ، جلد کی بیماریوں اور سوزش کی پیتھولوجی کا مطالعہ، اور اینٹی جینز یا اینٹی باڈیز کی موجودگی کی جانچ کے لیے "نان انویسیو آٹومیٹڈ سیلولر اسیسز بنانا" شامل ہیں جو کسی پیتھوجین کی موجودگی کی نشاندہی کر سکتے ہیں۔ ممکنہ ایپلی کیشنز کی وسیع اقسام کے باوجود، پھیپھڑوں اور گردوں جیسے بہت سے دوسرے اعضاء پر چپ کے مقابلے میں جلد پر چپ تیار کرنے میں نسبتا کم تحقیق ہوئی ہے۔ مائیکرو چینلز سے کولیجن اسکیفولڈنگ کی علیحدگی، نامکمل سیلولر تفریق، اور ڈیوائس کی تیاری کے لیے پولی (ڈائیمیتھیسیلوکسین) (پی ڈی ایم ایس) کا غالب استعمال جیسے مسائل، جو حیاتیاتی نمونوں میں کیمیکلز کو خارج کرنے کے لیے دکھائے گئے ہیں اور کسی پلیٹ فارم کی بڑے پیمانے پر تیار کردہ اسٹیمی معیاری کاری نہیں ہو سکتے۔ ایک اضافی مشکل سیل کلچر اسکیفولڈنگ کی تغیر پذیری ہے، یا بنیادی مادہ جس میں کلچر سیلز ہوتے ہیں، جو جلد پر چپ والے آلات میں استعمال ہوتا ہے۔ انسانی جسم میں، اس مادہ کو ایکسٹرا سیلولر میٹرکس کہا جاتا ہے۔ ایکسٹرا سیلولر میٹرکس (ای سی ایم) بنیادی طور پر کولیجن پر مشتمل ہے، اور ایس او سی ماڈلز میں کولیجن پر مبنی مختلف سہاروں کا تجربہ کیا گیا ہے۔ کولیجن فائبر بلاسٹ کے سکڑنے کی وجہ سے کلچر کے دوران مائیکرو فلوئڈک ریڑھ کی ہڈی سے الگ ہو جاتا ہے۔ ایک مطالعہ نے جانوروں کے تین مختلف ذرائع سے کولیجن اسکیفولڈنگ کی خصوصیات کا موازنہ کرکے اس مسئلے کو حل کرنے کی کوشش کی: سور کی جلد، چوہے کی دم، اور ڈک فٹ۔ دیگر مطالعات کو بھی سکڑنے کی وجہ سے علیحدگی کے مسائل کا سامنا کرنا پڑا، جو اس بات پر غور کرتے ہوئے پریشانی کا باعث بن سکتا ہے کہ مکمل جلد کی تفریق کے عمل میں کئی ہفتوں تک کا وقت لگ سکتا ہے۔ کولیجن اسکیفولڈنگ کو فائبرائن پر مبنی ڈرمل میٹرکس سے تبدیل کرکے سنکچن کے مسائل سے بچا گیا ہے، جو معاہدہ نہیں کرتا تھا۔ روایتی جامد کلچر کے مقابلے میں مائیکرو فلوڈک کلچر میں سیل تہوں میں زیادہ تفریق اور تشکیل کی بھی اطلاع دی گئی تھی، جو متحرک پرفیوژن کی وجہ سے سیل سیل اور سیل میٹرکس کے بہتر تعاملات کے ابتدائی نتائج سے اتفاق کرتے ہیں، یا مسلسل میڈیا کے بہاؤ کے دباؤ کی وجہ سے انٹرسٹیشیل خالی جگہوں کے ذریعے پارگمیتا میں اضافہ کرتے ہیں۔ یہ بہتر تفریق اور نشوونما جزوی طور پر سیال کے بہاؤ کی وجہ سے مائیکرو چینل کے ساتھ دباؤ کے میلان کے ذریعہ پیدا ہونے والے شیر تناؤ کی پیداوار سمجھی جاتی ہے، جو میڈیم سے براہ راست متصل خلیوں کو غذائی اجزاء کی فراہمی کو بھی بہتر بنا سکتی ہے۔ جامد ثقافتوں میں، جو روایتی جلد کے مساوی میں استعمال ہوتے ہیں، خلیات صرف پھیلاؤ کے ذریعے میڈیم میں غذائی اجزاء حاصل کرتے ہیں، جبکہ متحرک پرفیوژن انٹرسٹیشیل خالی جگہوں، یا خلیوں کے درمیان خلا کے ذریعے غذائی اجزاء کے بہاؤ کو بہتر بنا سکتا ہے۔ اس پرفیوژن کا مظاہرہ اسٹراٹم کارنیم کے تنگ جنکشن کی تشکیل کو بہتر بنانے کے لیے بھی کیا گیا ہے، جو کہ ایپیڈرمس کی سخت بیرونی پرت ہے، جو جلد کی سطح کی پرت کے دخول میں اہم رکاوٹ ہے۔ متحرک پرفیوژن خلیوں کی عملداری کو بھی بہتر بنا سکتا ہے، جس کا مظاہرہ مائیکرو فلوڈک پلیٹ فارم میں تجارتی جلد کے مساوی رکھ کر کیا جاتا ہے جس نے متوقع عمر کو کئی ہفتوں تک بڑھا دیا۔ اس ابتدائی مطالعہ نے جلد کے مساوی ماڈلز میں بالوں کے پودوں کی اہمیت کو بھی ظاہر کیا۔ بال کے پھوڑے ٹپیکل کریموں اور جلد کی سطح پر لگائے جانے والے دیگر مادوں کے لیے ذیلی جلد کی پرت میں داخل ہونے کا بنیادی راستہ ہیں، یہ ایک ایسی خصوصیت ہے جس کا حالیہ مطالعات میں اکثر حساب نہیں لیا گیا ہے۔ ایک مطالعہ نے تین تہوں پر مشتمل ایک ایس او سی تیار کیا، ایپیڈرمس، ڈرمس، اور اینڈوتھیلیل پرت، جو سوراخ دار جھلیوں سے الگ ہوتی ہے، ایڈیما کا مطالعہ کرنے کے لیے، ایکسٹرا سیلولر سیال کے جمع ہونے کی وجہ سے سوجن، انفیکشن یا چوٹ کا ایک عام ردعمل اور سیلولر مرمت کے لیے ایک ضروری قدم۔ یہ ظاہر کیا گیا کہ اینٹی سوزش خصوصیات والی ایک سٹیرایڈیل کریم ڈیکس کے پہلے سے استعمال نے ایس او سی میں اس سوجن کو کم کیا۔ اینڈومیٹریم کو امپلانٹیشن اور حمل کے دیگر مراحل میں اس کے کردار کے لیے ماڈل بنایا گیا ہے۔ ہیومن آن اے چپ محققین ایک ملٹی چینل تھری ڈی مائیکرو فلوئڈک سیل کلچر سسٹم بنانے کے لیے کام کر رہے ہیں جو مائیکرو ماحولیات کو الگ کرتا ہے جس میں تھری ڈی سیلولر ایگریگیٹس کو جسم میں متعدد اعضاء کی نقل کرنے کے لیے کلچر کیا جاتا ہے۔ آج کل زیادہ تر آرگن-آن-اے-چپ ماڈل صرف ایک خلیے کی قسم کو کلچر کرتے ہیں، لہذا اگرچہ وہ پورے اعضاء کے افعال کا مطالعہ کرنے کے لیے درست ماڈل ہو سکتے ہیں، انسانی جسم پر کسی دوا کے نظامی اثر کی تصدیق نہیں ہوتی ہے۔ خاص طور پر، ایک مربوط سیل کلچر اینالاگ (ایم یو سی سی اے) تیار کیا گیا تھا اور اس میں پھیپھڑوں کے خلیات، منشیات کو میٹابولائز کرنے والے جگر اور چربی کے خلیات شامل تھے۔ خلیوں کو 2 ڈی فلوئڈک نیٹ ورک میں کلچر میڈیم کے ساتھ جوڑا گیا تھا جو خون کے سروگیٹ کے طور پر گردش کرتا ہے، اس طرح مؤثر طریقے سے غذائیت کی فراہمی کا نظام فراہم کرتا ہے، جبکہ بیک وقت خلیوں سے فضلہ نکالتا ہے۔ سی ژانگ اور دیگر کا دعوی ہے کہ "ایم یو سی سی اے کی ترقی نے ایک حقیقت پسندانہ ان وٹرو فارماکوکینٹک ماڈل کی بنیاد رکھی اور ویو حالات میں اعلی وفاداری کے ساتھ متعدد خلیوں کی اقسام کو کلچر کرنے کے لیے ایک مربوط بائیومیمیٹک نظام فراہم کیا"۔ انہوں نے ایک مائکرو فلوڈک ہیومن آن اے چپ تیار کیا ہے، جس میں چار مختلف خلیوں کی اقسام کو چار انسانی اعضاء کی نقل کرنے کے لیے کلچر کیا گیا ہے: جگر، پھیپھڑے، گردے اور چربی۔ انہوں نے ایک معیاری سیرم فری کلچر میڈیا تیار کرنے پر توجہ مرکوز کی جو ڈیوائس میں شامل تمام خلیوں کی اقسام کے لیے قیمتی ہوگا۔ بہتر معیاری میڈیا عام طور پر ایک مخصوص خلیے کی قسم کو نشانہ بنایا جاتا ہے، جبکہ انسان پر چپ کے لیے واضح طور پر ایک مشترکہ میڈیم (سی ایم) کی ضرورت ہوگی۔ درحقیقت، وہ دعوی کرتے ہیں کہ انہوں نے سیل کلچر سی ایم کی نشاندہی کی ہے، جو جب مائیکرو فلوئڈک ڈیوائس میں تمام سیل کلچرز کو پرفیوز کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے، تو خلیوں کی فعال سطح کو برقرار رکھتا ہے۔ ان وٹرو کلچرڈ خلیوں کی حساسیت کو بڑھانا اس آلے کی صداقت کو یقینی بناتا ہے، یا یہ کہ مائیکرو چینلز میں انجکشن کی گئی کوئی بھی دوا نمونے کے خلیوں سے انسانوں میں پورے اعضاء کی طرح جسمانی اور میٹابولک رد عمل کو متحرک کرے گی۔ ایک ہیومن آن اے چپ ڈیزائن جو ایک فلوڈک ایکچوایٹر کا استعمال کرتے ہوئے مائیکرو فلوڈک ٹرانسپورٹ کو متعدد ٹشوز تک پہنچانے کی اجازت دیتا ہے، جگر اور پینکریٹک ٹشوز کا استعمال کرتے ہوئے پریڈیبیٹک ہائپرگلیسیمیا ماڈلنگ کے لیے ڈیزائن اور تشخیص کیا گیا تھا۔ اس قسم کے چپس کی مزید وسیع تر ترقی کے ساتھ، دوا ساز کمپنیاں ممکنہ طور پر ایک اعضاء کے دوسرے اعضاء پر ردعمل کے براہ راست اثرات کی پیمائش کر سکیں گی۔ مثال کے طور پر، بائیو کیمیکل مادوں کی ترسیل کی جانچ کی جائے گی تاکہ اس بات کی تصدیق کی جا سکے کہ اگرچہ یہ ایک خلیے کی قسم کو فائدہ پہنچا سکتا ہے، لیکن یہ دوسروں کے افعال سے سمجھوتہ نہیں کرتا ہے۔ ان اعضاء کو تھری ڈی پرنٹروں سے پرنٹ کرنا شاید پہلے سے ہی ممکن ہے، لیکن اس کی قیمت بہت زیادہ ہے۔ پورے جسم کے بائیومیمیٹک آلات کو ڈیزائن کرنا ایک بڑے تحفظ کو حل کرتا ہے جو دوا ساز کمپنیوں کے پاس چپس پر اعضاء، یعنی اعضاء کی علیحدگی کے بارے میں ہے۔ جیسے جیسے یہ آلات زیادہ سے زیادہ قابل رسائی ہوتے جاتے ہیں، ڈیزائن کی پیچیدگی تیزی سے بڑھتی جاتی ہے۔ نظاموں کو جلد ہی گردش کے نظام کے ذریعے بیک وقت مکینیکل خلل اور سیال کا بہاؤ فراہم کرنا ہوگا۔ مشی گن یونیورسٹی سے تعلق رکھنے والے تکایاما کا کہنا ہے کہ "ایسی کوئی بھی چیز جس کے لیے صرف جامد کنٹرول کے بجائے متحرک کنٹرول کی ضرورت ہو وہ ایک چیلنج ہے۔" اس چیلنج سے جزوی طور پر ایم آئی ٹی کی ٹشو انجینئرنگ لنڈا گریفتھ گروپ نے نمٹا ہے۔ ایک پیچیدہ ملٹی آرگن آن اے چپ تیار کیا گیا تھا جس میں 4، 7، یا 10 اعضاء سیال کنٹرول کے ذریعے آپس میں جڑے ہوئے تھے۔ یہ نظام ہفتوں تک ان اعضاء کے کام کو برقرار رکھنے کے قابل ہے۔ جانوروں کی جانچ کو تبدیل کرنا منشیات کی نشوونما کے ابتدائی مرحلے میں، جانوروں کے ماڈل ان ویو ڈیٹا حاصل کرنے کا واحد طریقہ تھے جو انسانی فارماکوکینٹک ردعمل کی پیش گوئی کریں گے۔ تاہم، جانوروں پر تجربات طویل، مہنگے اور متنازعہ ہیں۔ مثال کے طور پر، جانوروں کے نمونوں کو اکثر میکانی یا کیمیائی تکنیکوں کا نشانہ بنایا جاتا ہے جو انسانی چوٹوں کی تقلید کرتی ہیں۔ کراس پرجاتیوں کے اخراج میں کمی کی وجہ سے اس طرح کے جانوروں کے نمونوں کی صداقت کے حوالے سے بھی خدشات ہیں۔ مزید برآں، جانوروں کے ماڈل انفرادی متغیرات کا بہت محدود کنٹرول پیش کرتے ہیں اور مخصوص معلومات حاصل کرنا مشکل ہو سکتا ہے۔ لہذا، ان وٹرو ماڈل میں انسان کے جسمانی ردعمل کی نقل کرنے کو زیادہ سستی بنانے کی ضرورت ہے، اور حیاتیاتی تجربات میں سیلولر سطح کا کنٹرول پیش کرنے کی ضرورت ہے: بائیومیمیٹک مائیکرو فلوڈک سسٹم جانوروں کی جانچ کی جگہ لے سکتے ہیں۔ ایم ای ایم ایس پر مبنی بائیوچپس کی ترقی جو پیچیدہ اعضاء کی سطح کے پیتھولوجیکل ردعمل کو دوبارہ پیش کرتی ہے بہت سے شعبوں میں انقلاب برپا کر سکتی ہے، بشمول ٹاکسیکولوجی اور دواسازی اور کاسمیٹکس کے ترقیاتی عمل جو جانوروں کی جانچ اور کلینیکل ٹرائلز پر انحصار کرتے ہیں۔ حال ہی میں، ویوو سیل ماحول کے قریب سیل کلچر ماحول فراہم کرنے کے لیے جسمانی طور پر مبنی پرفیوژن ان وٹرو سسٹم تیار کیے گئے ہیں۔ ملٹی کمپارٹمنٹل پرفیوزڈ سسٹمز پر مبنی ایک نئے ٹیسٹنگ پلیٹ فارم نے فارماکولوجی اور ٹاکسولوجی میں قابل ذکر دلچسپی حاصل کی ہے۔ اس کا مقصد ویوو میکانزم یا اے ڈی ایم ای کے عمل میں زیادہ قابل اعتماد طریقے سے دوبارہ پیدا کرنے کے لیے ویوو کی صورتحال کے قریب سیل کلچر کا ماحول فراہم کرنا ہے جس میں اس کا جذب، تقسیم، میٹابولزم اور خاتمہ شامل ہے۔ کنیٹک ماڈلنگ کے ساتھ مل کر پرفیوزڈ ان وٹرو سسٹمز زینو بائیوٹکس کے ٹاکسیکوکینٹکس میں شامل مختلف عمل کا مطالعہ کرنے کے لیے امید افزا ٹولز ہیں۔ مائیکرو من گھڑت سیل کلچر سسٹم کی ترقی کی طرف کی گئی کوششیں جن کا مقصد ایسے ماڈل بنانا ہے جو انسانی جسم کے پہلوؤں کو زیادہ سے زیادہ قریب سے نقل کرتے ہیں اور ایسی مثالیں دیتے ہیں جو منشیات کی نشوونما میں ان کے ممکنہ استعمال کو ظاہر کرتی ہیں، جیسے کہ ہم آہنگی والی منشیات کے تعاملات کی نشاندہی کرنے کے ساتھ ساتھ کثیر اعضاء میٹابولک تعاملات کی تقلید کرنا۔ ملٹی کمپارٹمنٹ مائیکرو فلوڈک پر مبنی آلات، خاص طور پر وہ جو جسمانی طور پر مبنی فارماکوکینٹک (پی بی پی کے) ماڈلز کی جسمانی نمائندگی کرتے ہیں جو ممالیہ جسم کے کمپارٹمنٹ ماڈل میں مرکبات کی بڑے پیمانے پر منتقلی کی نمائندگی کرتے ہیں، منشیات کی نشوونما کے عمل کو بہتر بنانے میں معاون ثابت ہوسکتے ہیں۔ کچھ ابھرتی ہوئی ٹیکنالوجیز میں مخلوط خلیوں کی اقسام، جسم کے مختلف حصوں کے خلیوں کی مشترکہ ثقافت میں متعدد حیاتیاتی عمل کی پیمائش کرنے کی صلاحیت ہوتی ہے، جو ویوو ماڈلز میں زیادہ مماثلت فراہم کرنے کے لیے تجویز کی جاتی ہے۔ ریاضیاتی فارماکوکینٹک (پی کے) ماڈلز کا مقصد ابتدائی دوا کی خوراک کی بنیاد پر ہر اعضاء کے اندر ارتکاز کے وقت کے پروفائلز کا اندازہ لگانا ہے۔ اس طرح کے ریاضیاتی نمونے نسبتا سادہ ہو سکتے ہیں، جسم کو ایک واحد ڈبے کے طور پر دیکھتے ہیں جس میں ادویات کی تقسیم انتظامیہ کے بعد تیزی سے توازن تک پہنچ جاتی ہے۔ ریاضیاتی ماڈل انتہائی درست ہو سکتے ہیں جب اس میں شامل تمام پیرامیٹرز معلوم ہوں۔ پی کے یا پی بی پی کے ماڈلز کو پی ڈی ماڈلز کے ساتھ جوڑنے والے ماڈل کسی دوا کے وقت پر منحصر فارماکولوجیکل اثرات کی پیش گوئی کر سکتے ہیں۔ ہم آج کل پی بی پی کے ماڈلز کے ساتھ انسانوں میں کسی بھی کیمیکل کے بارے میں پی کے کی پیش گوئی کر سکتے ہیں، تقریبا پہلے اصولوں سے۔ یہ ماڈل یا تو بہت آسان ہو سکتے ہیں، جیسے شماریاتی خوراک کے ردعمل کے ماڈل، یا جدید ترین اور نظام حیاتیات پر مبنی، تعاقب کردہ مقصد اور دستیاب اعداد و شمار کے مطابق۔ ہمیں ان ماڈلز کے لیے صرف دلچسپی کے مالیکیول کے لیے اچھی پیرامیٹر ویلیوز کی ضرورت ہے۔ مائیکرو فلائیڈک سیل کلچر سسٹم جیسے مائیکرو سیل کلچر اینالاگس (ایم یو سی سی اے) کو پی بی پی کے ماڈلز کے ساتھ مل کر استعمال کیا جا سکتا ہے۔ یہ ایم یو سی سی اے اسکیلڈ ڈاؤن ڈیوائسز، جنہیں باڈی آن اے چپ ڈیوائسز بھی کہا جاتا ہے، قریب جسمانی سیال کے بہاؤ کے حالات میں اور حقیقت پسندانہ ٹشو سے ٹشو سائز کے تناسب کے ساتھ ملٹی ٹشو انٹرایکشن کی تقلید کر سکتے ہیں۔ ان نظاموں سے حاصل کردہ ڈیٹا کو میکانکی مفروضوں کی جانچ اور اصلاح کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ مائیکرو فیبریکیٹنگ ڈیوائسز ہمیں انہیں اپنی مرضی کے مطابق ڈیزائن کرنے اور اعضاء کے ڈبوں کو ایک دوسرے کے حوالے سے صحیح طریقے سے پیمائش کرنے کی بھی اجازت دیتی ہیں۔ چونکہ یہ آلہ جانوروں اور انسانی خلیوں دونوں کے ساتھ استعمال کیا جا سکتا ہے، اس لیے یہ کراس پرجاتیوں کے اخراج کو آسان بنا سکتا ہے۔ پی بی پی کے ماڈلز کے ساتھ مل کر استعمال ہونے والے، آلات موثر ارتکاز کے تخمینے کی اجازت دیتے ہیں جو جانوروں کے ماڈلز کے ساتھ مطالعہ کے لیے استعمال کیے جا سکتے ہیں یا انسانی ردعمل کی پیش گوئی کر سکتے ہیں۔ ملٹی کمپارٹمنٹ ڈیوائسز کی ترقی میں، انسانی جسم کی نمائندگی جیسے کہ استعمال شدہ پی بی پی کے ماڈلز میں استعمال کیا جا سکتا ہے تاکہ دوا کی نشوونما کے عمل کو بڑھانے کے لیے چیمبرز اور فلوڈک چینل کنکشنز کے انتظام کے حوالے سے ڈیوائس کے ڈیزائن کی رہنمائی کی جا سکے، جس کے نتیجے میں کلینیکل ٹرائلز میں کامیابی میں اضافہ ہوتا ہے۔ مائیکرو فزیومیٹری چپ-آن-چپ ایمولیٹ پریسیژن کٹ پھیپھڑوں کے ٹکڑے بھی دیکھیں حوالہ جات بیرونی روابط یوکے آرگن-آن-اے-چپ ٹیکنالوجیز نیٹ ورک ای یو ایچ2020 پروجیکٹ (او آر سی ایچ آئی ڈی) گرانٹ معاہدہ نمبر 766884، آرگن-آن-چپ ان ڈیولپمنٹ ایچ ڈی ایم ٹی انسانی اعضاء اور بیماری ماڈل ٹیکنالوجیز: نیدرلینڈز میں مقیم پری مسابقتی غیر منافع بخش، آرگن-آن-چپ ریسرچ کنسورشیم کا مقصد تحقیق اور ڈیٹا تک کھلی رسائی فراہم کرنا ہے۔ مائیکرو فلیوڈکس نینو ٹیکنالوجی بائیو ٹیکنالوجی ٹشو انجینئرنگ