هدف اصلی این پروژه توسعه یک سامانه ریزسیال برای بازسازی دقیق و عملکردی ریزمحیط تومور سرطان پستان است که بتواند همزمان تعاملات سلولی چندگانه، ماتریکس خارج‌سلولی و گرادیان‌های شیمیایی را شبیه‌سازی کند. این سامانه با بهره‌گیری از کنترل دقیق شرایط هیدرودینامیکی و مکانیکی، امکان بررسی تأثیر عوامل محیطی فیزیکی و شیمیایی بر رفتار سلول‌های سرطانی، از جمله رشد، مهاجرت و مقاومت دارویی را فراهم می‌آورد، پاسخ‌های دینامیکی سلول‌ها به محرک‌های مختلف در شرایط شبه‌فیزیولوژیکی را بازآفرینی نماید و در نهایت به بهبود روش‌های دارورسانی هدفمند و توسعه داروهای ضدسرطان کمک کند.

در این سامانه، از فناوری فوتولیتوگرافی برای ساخت تراشه‌های ریزسیال با میکروکانال‌هایی با ابعاد حدود ۱۰ میکرومتر استفاده می‌شود. این کانال‌ها به‌عنوان مسیرهای کنترل‌شده برای جریان سیال، انتقال دارو و اعمال تنش‌های مکانیکی و شیمیایی در مقیاس سلولی ایفای نقش می‌کنند. به‌کارگیری ابعاد دقیق و هندسه بهینه‌شده، امکان کنترل گرادیان‌های شیمیایی و اعمال تنش‌های برشی و مکانیکی در شرایط تعریف‌شده را فراهم می‌سازد و بدین ترتیب، فازهای مختلف رشد، مهاجرت و پاسخ سلولی را می‌توان به‌طور سیستماتیک پایش و تحلیل کرد.

علاوه بر ساخت تراشه، سنتز هیدروژل‌های عملکردی بخش مهمی از پروژه را تشکیل می‌دهد. این هیدروژل‌ها بر پایه پلی دی‌متیل‌سیلوکسان طراحی می‌شوند و به محرک‌های محیطی نظیر دما، فشار و pH پاسخ می‌دهند. ابعاد مکعبی حسگرها (۲ میلی‌متر) انتخاب شده تا دقت مکانی لازم در پایش سیگنال‌های زیست‌فیزیکی را تأمین کند. شفافیت نوری این مواد نیز امکان تحلیل اپتیکی داده‌ها را بدون نیاز به برهم‌زدن سامانه فراهم می‌آورد. این ویژگی‌ها برای بررسی هم‌زمان پاسخ توده سلولی به دارو و شرایط تنش مکانیکی درون تراشه ضروری هستند.

در ارزیابی عملکرد سامانه میکروفلوئیدیک چندسلولی، تحلیل رفتار توده‌های سلولی تحت اعمال تنش‌های مکانیکی کنترل‌شده (نظیر تنش فشاری، کششی یا برشی ناشی از جریان سیال)، به‌عنوان شاخصی کلیدی در سنجش دقت شبیه‌سازی ریزمحیط تومور و واکنش زیستی سلول‌ها در نظر گرفته می‌شود. در این چارچوب، توده‌های سلولی توموری درون ماتریس‌های سه‌بعدی مبتنی بر هیدروژل‌های زیست‌سازگار کشت داده شده و رفتار آن‌ها در معرض محرک‌های فیزیکی مورد پایش قرار می‌گیرد. با بهره‌گیری از هیدروژل‌های عملکردی، امکان اندازه‌گیری دقیق تغییراتی همچون نرخ تغییر شکل، پویایی مهاجرت سلولی و نرخ تکثیر در واکنش به تحریک‌های مکانیکی فراهم می‌گردد.

خروجی این طرح قادر است تأثیر هم‌زمان عوامل فیزیکی (نظیر تنش‌های مکانیکی)، شیمیایی (مانند غلظت دارو، میزان اکسیژن و مواد مغذی) و زیستی (نوع، تراکم و نسبت سلول‌های مشارکت‌کننده در ریزمحیط تومور) را در شرایط کنترل‌شده شبیه‌سازی کند. این سامانه، بستر انجام آزمون‌های کلیدی زیر را فراهم می‌کند:

1. غربالگری دارویی: امکان مقایسه‌ی کمّی پاسخ سلول‌های توموری به مجموعه‌ای از داروها
2. تعیین دوز مؤثر: محاسبه دوزی از دارو که موجب بروز ۵۰٪ پاسخ مطلوب (مانند کاهش توده یا مهار تکثیر) می‌شود؛

1. برآورد شاخص مقاومت به درمان: از طریق پایش نرخ بازیابی رشد تومور پس از قطع درمان یا فعال شدن مسیرهای مقاومت سلولی؛
2. استخراج آستانه توقف رشد: تعیین حداقل غلظت دارویی یا میزان تنش فیزیکی که منجر به توقف پایدار رشد تومور می‌شود.

مراحل انجام پژوهش به شرح زیر است:

• بهینه‌سازی هندسه دستگاه ریزسیال براساس برهمکنش‌های سلولی، ماتریکس خارج سلولی و گرادیان‌های شیمیایی سرطان پستان نوع داروی ضدسرطان و اعمال شرایط تنش سلولی
• ساخت تراشه ریزسیال (با میکروکانال‌هایی با ابعاد 10 میکرومتر) به روش فوتولیتوگرافی
• سنتز هیدروژل‌های حسگر (پلی دی متیل سیلوکسان)
• کشت توده‌های سلولی ریزمحیط سرطان پستان درون هیدروژل حسگر در میکروکانال‌های دستگاه ریزسیال
• بررسی عملکرد رشد سلولی ریزمحیط سرطان درون هیدروژل حسگر
• تست‌های سلولی به ازای حالت‌های مختلف تنش (تنش برشی و تنش‌های مکانیکی) بررسی تاثیر آن بر روی رشد هیدروژل‌های سرطانی