Skin-equivalent opto-/elastofluidic in-vitro microphysiological vascular models for translational studies of optical biopsies

Die hautäquivalenten opto-/elastofluidischen mikrophysiologischen Invitro-Gefäßmodelle werden als funktionelle Validierungstesttafeln zur Bewertung der Korrektheit der biooptischen Messungen/Bildgebung vorbereitet. Die opto-/elastofluidischen Modelle werden mit dem Einsatz von TiO2/molekularen Farbstoffen konstruiert. Die Gewebeäquivalenzen zum Hautgewebe des Menschen werden charakterisiert. Es wird bewiesen, dass diese Opto-/Elastofluidik einem hohen Flüssigkeitsdruck von bis zu 6 bar und einer hohen Durchflussrate von 10 mL/min standhalten kann, um die Simulation der realen Bluthydraulik zu ermöglichen. Die optischen Parameter ma und m0s der Haut von menschlichen Probanden werden in den elastofluidischen Phantomen simuliert. Die Elastizitätsmoduln E der elastofluidischen Phantommatrizen werden so manipuliert, dass sie auf die mechanische Belastung genauso reagieren wie die reale weiche Hautkutis. Die Schallgeschwindigkeit, die sich durch die PVCp-Matrizen ausbreitet, wird auf 1350 bis 1500 m/s eingestellt, was der Geschwindigkeit im realen Gewebe von etwa 1540 m/s nahe kommt. Die diffuse optische Biopsie dient zur Messung der optischen Weglängenfaktoren aller wichtigen Chromophore der in den Phantomen enthaltenen künstlichen Hämoglobinverdünnungen. Sowohl für sauerstoffhaltiges als auch für sauerstoffarmes Hämoglobin sind die Konzentrationsabhängigkeiten der optischen Weglängenfaktoren definiert als fPf (Ct) ~ Ct-0.5. Humanexperimente werden an Spinnennävi und Knötchenläsionen durchgeführt und belegen die Gewebeäquivalenzen der mikrophysiologischen elastofluidischen Hautmodelle.