ナノドラッグ動態の肺オンチップモデリング

吸入療法は大きな可能性を秘めていますが、実験室で人間の呼吸を再現することは依然として大きな課題です。 肺オンチップ 研究においては、気流と粘液繊毛クリアランスが重要です。従来のエアロゾルシステムは粒子を送達することはできますが、実際の呼吸パターンや呼吸器官の動的な粘液環境を模倣することはほとんどできません。

最近の研究リン等。（2025）どのように ナノドラッグキャリアリポソームなどの人工多孔体は、様々な呼吸条件下での挙動を示す。これを実現するために、研究者らは、正常呼吸と病的呼吸をシミュレートするための精密な気流制御、マイクロ流体肺オンチッププラットフォームへの安定したエアロゾル供給、そして健康な気道上皮細胞を維持するための環境調節（温度と湿度）を駆使した。

inExposeシステムの役割

inExposeコンパクト吸入曝露システム この体制の基盤となり、チームは以下のことが可能になりました。

プログラム可能な気流パターンを生成するこれらは穏やかなものから、 低せん断応力（LSS） 呼吸が速くなり、 高せん断応力（HSS） 過換気を模倣した状態。
生理的湿度と温度を維持する エアロゾル化中。
チップ内にエアロゾルを送り込む 圧力が安定しており、逆流がありません。

肺オンチップとの統合

研究者らは、インエクスポーズシステムその 呼吸粘液繊毛チップ（BMC） プラットフォーム：

上部チャンネル: エアロゾル化されたナノドラッグに曝露された培養気道上皮細胞。
下チャンネル: 血流を模倣した培地灌流。
中央ディフューザー： InExpose からチップへの気密なエアロゾル転送を確保しました。

この構成により、さまざまな気流条件下での粘液中の粒子沈着をリアルタイムで観察できるようになり、せん断応力が薬剤の浸透とクリアランスにどのように影響するかが明らかになりました。

図1はLin, K. et al (2025) BMCプラットフォーム構成と気流生成からのものです。（）慢性肺疾患における代表的な呼吸パターン。（B）上気道上皮細胞培養／気流チャネルと下層培地灌流チャネルを示す二層構造のBMCプラットフォーム。（C）実験装置の構成図。気流制御装置、エアロゾル発生器、拡散器、およびBMCプラットフォームが含まれる。点線の枠は、気流制御装置（黒）、気流調整装置（青）、およびインキュベーターの構成要素（灰色）を示す。

主な発見

高せん断応力（HSS） リポソームが粘液層にさらに深く浸透するようになりました。
エアロゾル沈着は、LSS と比較して HSS の方が有意に高かった。
システムは正常に複製されました 人間のような呼吸メカニズムモデルの生理学的関連性を検証しました。

ペアリングインエクスポーズまた、 肺オンチップ このプラットフォームは、吸入ナノ医薬品のための次世代前臨床モデルを構築します。このアプローチは、従来のin vitroアッセイとヒト肺の複雑さとの間のギャップを埋めます。これにより、研究者は個別化された吸入療法を設計し、薬物クリアランスと有効性をより確実に予測し、より安全で効果的なナノキャリア設計を開発することが可能になります。

結論

この研究は、肺オンチッププラットフォームを用いた現実的な吸入試験への実用的な道筋を示しています。気流、せん断応力、環境条件を制御することで、研究者は粘液繊毛輸送とナノドラッグの挙動を精密にモデル化することができます。吸入療法が進化するにつれて、インエクスポーズ + BMC は、発見と前臨床評価のための堅牢でスケーラブルなアプローチを提供します。