Un sistema circulatorio en un chip imita los latidos del corazón
El sistema de pequeñas válvulas y canales en el chip que imita el flujo de sangre en el cuerpo es obra de un equipo de la Universidad de Michigan encabezado por el profesor de ingeniería biomédica Shuichi Takayama.
El diseño permite a los científicos estudiar los efectos mecánicos del flujo de sangre (denominado "esfuerzo cortante") en ciertas células que tienen un rol crítico en las enfermedades del corazón. Estas células endoteliales son las que revisten las paredes interiores de los vasos sanguíneos. Los cambios a los que son sometidas debido a que los flujos de sangre pasan por ellas a distintas velocidades y ritmos son, al menos en parte, responsables de originar enfermedades cardiovasculares.
Estudiar las células endoteliales en un disco de Petri suele ser poco efectivo, ya que el ambiente de prueba es estático, como el agua de la bañera, de manera tal que las células no actúan como lo harían en el cuerpo donde son expuestas al flujo de la corriente, como en un río. Pero con el sistema de la Universidad de Michigan, los científicos pueden ajustar el flujo a través de los canales en el chip para que las células endoteliales se comporten como lo harían dentro de una arteria o vena, e incluso es posible afinarlo hasta emular los vasos sanguíneos de clases variadas de personas, desde el sujeto con hábitos sedentarios al que practica ejercicio con regularidad.
Un importante interrogante en el estudio de las enfermedades cardiovasculares es cómo actúan estas células endoteliales ante las tensiones mecánicas asociadas al flujo sanguíneo para dar lugar a enfermedades como arteriosclerosis y trombosis.
 | | Esquema del chip (Foto: University of Michigan) |
Para estudiar esta cuestión, los científicos han desarrollado sistemas que modelan las condiciones de flujo fisiológico del torrente sanguíneo. Sin embargo, con estos modelos existentes no se pueden ejecutar múltiples experimentos, resultan poco portátiles, consumen grandes cantidades de reactivos y pueden contaminarse con suma facilidad.
La principal característica del chip del equipo de la Universidad de Michigan es su intrincado sistema de bombeos y canales, que permite a los investigadores mantener altos niveles de esfuerzo cortante en las células durante horas o días, con varios patrones de flujo que reproducen cómo las células endoteliales en el cuerpo son expuestas a diferentes niveles de esfuerzo cortante. El sistema de microfluido con válvulas y bombeo permite a los investigadores ejecutar diferentes pruebas simultáneamente en múltiples canales del mismo chip.
|
