Notícia

Novo biochip simplifica o processo de produção de pele in vitro e de outros tecidos multicamadas complexos

Pele desenvolvida com o dispositivo pode ser usada em testes de drogas e cosméticos, reduzindo o custo de estudos pré-clínicos

Divulgação, Universidade Carlos III de Madri

Fonte

UPM | Universidade Politécnica de Madri

Data

sexta-feira, 14 janeiro 2022 06:15

Áreas

Biotecnologia. Engenharia Biomédica. Estudos Clínicos.

Pesquisadores da Universidade Politécnica de Madri (UPM) e da Universidade Carlos III de Madri (UC3M), na Espanha, bem como de outras entidades colaboradoras, conceberam um novo biochip que simplifica o processo de produção de pele em laboratório (in vitro) e de outros tecidos multicamadas complexos. A pele desenvolvida com este dispositivo pode ser usada em testes de drogas e cosméticos, reduzindo o custo desses estudos pré-clínicos.

O biochip já tinha sido utilizado com sucesso para alojar neurônios de invertebrados por pesquisadores da UPM, demonstrando sua utilidade em alojar diferentes tipos de células e tecidos – este estudo deu origem a um artigo publicado na revista científica Biotechnology Journal – e  agora foi aplicado com sucesso na produção de modelos tridimensionais de pele graças à colaboração conjunta de pesquisadores da UPM e UC3M.

A ideia original por trás do biochip é o uso de vinil biocompatível e microusinado. “A maioria dos dispositivos microfluídicos desse tipo são feitos por fotolitografia, uma técnica que pode ser cara, complexa, que exige instrumentos altamente especializados e pessoal altamente qualificado. Por outro lado, a tecnologia desenvolvida em conjunto pelos dois grupos de pesquisa é muito promissora, barata, acessível e versátil, uma vez que os desenhos podem ser modificados a custo praticamente zero”, explicou o doutorando Pedro Herreros, do grupo de Óptica, Fotônica y Biofotônica da UPM e também a Dra. Leticia Valencia, do grupo de pesquisa em Engenharia de Tecidos, Medicina Regenerativa e Biomedicina Integrativa do Departamento de Bioengenharia e Engenharia Aeroespacial da UC3M.

O dispositivo permite a cultura de pele in vitro em seu interior. É dividido em dois canais sobrepostos separados por uma membrana porosa: pelo canal inferior, simula-se o fluxo sanguíneo; Através do canal superior é gerada a pele que é nutrida pelo meio de cultura que flui pelo canal inferior através da membrana. “Todos os fluxos são controlados por bombas de seringa de alta precisão e o procedimento é realizado em sala de cultura de células e ambiente estéril. Os biochips são incubados em atmosfera de umidade controlada, com 5% de CO2 e 37ºC de temperatura”, explicou o Dr. Ignacio Risueño, também pesquisador do Departamento de Bioengenharia e Engenharia Aeroespacial da UC3M.

A plataforma e as técnicas desenvolvidas foram testadas numa prova de conceito que consistiu na geração de uma pele tridimensional com suas duas camadas principais. A derme foi modelada com um hidrogel de fibrina do plasma humano, enquanto a epiderme foi obtida com uma monocamada de queratinócitos que são semeados no gel de fibrina. Além disso, os pesquisadores desenvolveram um novo método para controlar a altura da derme que se baseia no fluxo paralelo, técnica que permite um processo de deposição in situ dos compartimentos dérmico e epidérmico.

Este trabalho não tem um objetivo clínico, mas é orientado para a substituição de modelos animais nos testes de medicamentos e cosméticos, uma vez que esses testes poderiam ser realizados diretamente nesta plataforma microfluídica. De fato, existe uma diretiva europeia pela qual não é permitido fabricar produtos cosméticos que tenham sido testados em animais na Europa e que  incentiva a aplicação do conceito (Substituir, Reduzir e Refinar) em pesquisas com animais.

“Apesar de não ter uso clínico diretamente no paciente, [a pele desenvolvida] permitiria estudos em modelos de pele personalizados. Isso consistiria em tirar células através de uma biópsia de um paciente e gerar o modelo de pele no dispositivo microfluídico usando suas células. Dessa forma, a resposta daquele determinado paciente a um tratamento ou medicação poderia ser verificada individualmente”, destacaram os pesquisadores.

Tanto o biochip quanto os protocolos desenvolvidos podem ser extrapolados para qualquer outro tecido complexo que tenha a mesma estrutura da pele. Além disso, o dispositivo poderia ser usado para modelar mais facilmente tecidos constituídos por uma única monocamada de células, como é o caso da maioria dos “órgãos em um chip”. Este sistema de cultura de células simula os principais aspectos funcionais de órgãos vivos em escala microscópica, o que é útil para o desenvolvimento de novas drogas e uma alternativa de menor custo à experimentação animal para estudos toxicológicos e ensaios clínicos.

Os desafios futuros estão em conseguir uma pele madura, ou seja, com uma epiderme totalmente diferenciada, com todas as suas camadas. Além disso, a integração de biossensores que permitem o monitoramento em tempo real do estado da pele pode ser estudada.

Acesse a notícia completa na página da Universidade Politécnica de Madri (em espanhol).

Fonte: Universidade Politécnica de Madri. Imagem: Divulgação, Universidade Carlos III de Madri.

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