Organ-on-a-chip tridimensional imita as propriedades biomecânicas do coração

Os cientistas criaram um órgão em um chip tridimensional (3D) que pode imitar as incríveis propriedades biomecânicas do coração.

Órgão 3D em um chip, I fio coração em um chip, medicina personalizada, condições mecânicas, tecido cardíaco, dispositivo I-wire, ambiente elétrico bioquímico, biomateriais, crescimento de células cardíacas, Ciência, Notícias científicasO aspecto único do novo dispositivo, que representa cerca de dois milionésimos do coração humano, é que ele controla a força mecânica aplicada às células cardíacas. (Fonte: Vanderbilt)

Os cientistas criaram um órgão em um chip tridimensional (3D) que pode imitar as incríveis propriedades biomecânicas do coração e pode ajudar no estudo de doenças cardíacas, triagem e desenvolvimento de drogas.

Criamos o I-Wire Heart-on-a-Chip para que possamos entender por que as células cardíacas se comportam dessa maneira, fazendo perguntas às células, em vez de apenas observá-las, disse o professor John Wikswo, da Universidade Vanderbilt, nos Estados Unidos.

Assista a todos os nossos vídeos da Express Technology



Acreditamos que pode ser inestimável no estudo de doenças cardíacas, rastreamento de drogas e desenvolvimento de drogas e, no futuro, na medicina personalizada, identificando as células retiradas de pacientes que podem ser usadas para remendar corações danificados de forma eficaz, disse Wikswo. O dispositivo reproduz fielmente a resposta das células cardíacas a dois medicamentos diferentes que afetam a função cardíaca em humanos, demonstraram os experimentos iniciais.

O aspecto único do novo dispositivo, que representa cerca de dois milionésimos do coração humano, é que ele controla a força mecânica aplicada às células cardíacas. Isso permite que os pesquisadores reproduzam as condições mecânicas do coração vivo, que se estica e se contrai continuamente, além de seu ambiente elétrico e bioquímico.

O tecido do coração, junto com o tecido muscular, esquelético e vascular, representa uma classe especial de biomateriais mecanicamente ativos, disse Wikswo. A atividade mecânica é uma propriedade intrínseca desses tecidos, então você não pode entender totalmente como eles funcionam e como falham sem levar esse fator em consideração, disse ele.

O dispositivo I-Wire consiste em um fio fino de células cardíacas humanas de 0,014 polegadas de espessura esticadas entre duas âncoras de fio perpendiculares. A quantidade de tensão na fibra pode ser variada movendo as âncoras para dentro e para fora, e a tensão é medida com uma sonda flexível que empurra contra o lado. A fibra é sustentada por fios e uma estrutura em um poço opticamente transparente que é preenchido com meio líquido como aquele que circunda as células cardíacas no corpo. O aparelho é montado no palco de um poderoso microscópio óptico que registra as mudanças físicas da fibra.

O microscópio também atua como um espectroscópio que pode fornecer informações sobre as mudanças químicas que ocorrem na fibra. Um microeletrodo flutuante também mede a atividade elétrica das células. De acordo com os pesquisadores, o sistema I-Wire pode ser usado para caracterizar como as células cardíacas respondem à estimulação elétrica e cargas mecânicas e pode ser implementado com baixo custo, tamanho pequeno e baixos volumes de fluido, o que o torna adequado para a triagem de drogas e toxinas.

Ao contrário de outros projetos, o I-Wire permite que os pesquisadores desenvolvam células cardíacas sob tensão controlada e variável com o tempo, semelhante ao que experimentam em corações vivos. As células do coração na fibra alinham-se em bandas escuras e claras alternadas, chamadas sarcômeros, que são características do tecido muscular humano.

A pesquisa foi publicada na revista Acta Biomaterialia.