Ingenieros biomédicos de la Universidad de Duke han desarrollado una innovadora membrana a base de proteínas de seda de gusano. Su función es ayudar a los organoides experimentales, cultivados en laboratorios, a desarrollarse de manera óptima. Esta membrana ultrafina y rugosa simula el entorno natural de las células; lo cual permite modelar de forma más precisa los tejidos humanos.
La película compuesta de fibroína de seda se probó en un dispositivo electrobiológico de estudio conocido como ‘riñón en un chip’. Según el artículo las células del órgano aplicadas en esta plataforma orgánica se desarrollaron mejor. El tejido formó una interfaz celular que replicó la funcionalidad tanto de riñones sanos como enfermos. El logro permite a los científicos estudiar la fisiología y fisiopatologías del órgano filtrador sin depender de donantes y a un menor costo.
¿Qué es un ‘órgano en un chip’?
Estudiar el comportamiento de órganos vitales puede ser complicado y poco práctico. Se requiere extraerlos y colocarlos en soportes para mantener su funcionamiento mientras los médicos realizan sus investigaciones. Afortunadamente, la ciencia ha desarrollado alternativas compactas para los estudios del sistema humano, como el cultivo de tejido a través de células madre y su colocación en plataformas tridimensionales.
Los órganos en chips son dispositivos que fusionan la biología y la microingeniería para mantener y replicar la funcionalidad de un órgano vivo. No se trata de bioimpresiones de órganos, sino de placas con células que simulan momentos clave de su actividad. Por ejemplo, cuando se habla de un ‘pulmón en chip’, no se debe imaginar una bolsa de tejido impreso de 600 gramos conectado a un microprocesador. En su lugar, es necesario visualizar una caja traslúcida del tamaño de una unidad USB. El contenido de dicho recipiente consiste en capas de tejido pulmonar con una tensión similar a la que experimentan las células dentro de un cuerpo que respira.
Las empresas que prueban fármacos suelen utilizar ‘sistemas en chips’ para estudiar la eficiencia de sus productos. Hasta ahora, la microingeniería ha logrado crear modelos de corazón, riñón, hígado; incluso ha aislado ciertos tipos de cáncer en una caja. En el futuro, se estudia la posibilidad de fabricar modelos de ecosistemas de órganos para investigar los efectos en cadena de una enfermedad.
Los ‘órganos en chip’ representan una forma económica y eficiente de estudiar la fisiología humana, aunque el proceso de su creación siempre puede mejorarse. Uno de los principales puntos débiles de las placas es el grosor y la artificialidad de las plataformas sobre las que crecen las células. Según la investigación de Science, los materiales no biológicos presentes en los órganos en chip a menudo limitan su rendimiento.
Las membranas convencionales de los ‘órganos en chip’ tienen un espesor de entre 30 a 40 micrones, mientras que las mismas placas basales en los órganos humanos miden menos de una micra. Aunque es posible fabricar bases más delgadas, el proceso incrementa los costos más allá de lo que las investigaciones científicas pueden permitirse. La membrana de fibroína de seda de gusano es una forma económica de lograr el grosor mínimo de las placas, al tiempo que favorece el desarrollo de las células en estos dispositivos.
“Las membranas de fibroína de seda electrohilada proporciona una alternativa de andamio biocompatible, poroso y ultrafino a los polímeros sintéticos como PDMS y PC para ingeniería de los órganos en chips. Aun así, las membranas tienen limitaciones que podrían abordarse en estudios futuros. Por ejemplo, las membranas tienen una translucidez limitada, lo que impide la visualización de células marcadas de forma no fluorescente durante el cultivo vivo con microscopía estándar”, señala el estudio.
