Imagen de microscopía electrónica de barrido de células endoteliales cultivadas en el armazón tubular. Las células construyeron una barrera biológica que resultó en un sistema biohíbrido que se asemeja a su modelo natural. Crédito:IIT-Istituto Italiano di Tecnologia
Investigadores del IIT-Istituto Italiano di Tecnologia fabricaron un dispositivo artificial que reproduce un modelo a escala 1:1 de la barrera hematoencefálica (BBB), la estructura anatómica y funcional que protege el sistema nervioso central de las toxinas externas, pero que también analiza los medicamentos cuando se inyectan por vía intravenosa. El dispositivo, que es una combinación de componentes artificiales y biológicos, es fundamental para estudiar nuevas estrategias terapéuticas para superar la barrera hematoencefálica y tratar afecciones cerebrales como los tumores.
El estudio fue coordinado por Gianni Ciofani, investigador del IIT de Pontedera (Pisa) y profesor del Politecnico di Torino. El dispositivo se describe en un artículo publicado hoy en Pequeña . Es un dispositivo de microfluidos que combina componentes artificiales elaborados con técnicas de microfabricación avanzadas en 3-D (litografía de dos fotones) y células endoteliales.
La microimpresión se realizó con tecnologías avanzadas de impresión 3-D que utilizan un láser que escanea a través de un fotopolímero líquido y solidifica el material localmente y capa por capa. construcción de objetos complejos en 3-D con resolución submicrónica. Usando esta técnica de fabricación, los investigadores pudieron diseñar una modelo a escala real del BBB fabricado con resina de fotopolímero. Imitando los microcapilares cerebrales, el modelo consta de un sistema microfluídico de 50 canales cilíndricos paralelos conectados por uniones y con poros en las paredes del cilindro. Cada una de las estructuras tubulares tiene un diámetro de 10 μm y poros de 1 μm de diámetro distribuidos uniformemente en todos los cilindros. Después de la fabricación del complejo, estructura de polímero similar a un andamio, Se cultivaron células endoteliales alrededor del sistema microcapilar poroso. Cubriendo la estructura impresa en 3-D, las células construyeron una barrera biológica que resultó en un sistema biohíbrido que se asemeja a su modelo natural. El dispositivo tiene un tamaño de pocos milímetros y los líquidos pueden atravesarlo a la misma presión que la sangre en los vasos cerebrales.
Imagen confocal del modelo de barrera hematoencefálica microfluídica biohíbrido en 3-D:las células endoteliales se han teñido de azul para los núcleos, en rojo para f-actina, en verde para cruces estrechos. Crédito:IIT-Istituto Italiano di Tecnologia
El prototipo ha sido desarrollado a través de un enfoque extremadamente multidisciplinario basado en competencias de micro-nanofabricación, modelado y dinámica de microfluidos.
En el futuro, Los investigadores utilizarán el dispositivo para comprender la interacción de los fármacos o de los nanovectores de administración de fármacos para superar la barrera hematoencefálica y apuntar al sistema nervioso central. El objetivo principal es encontrar nuevas estrategias terapéuticas para el tratamiento del cáncer de cerebro y las enfermedades cerebrales. como el Alzheimer y la esclerosis múltiple.
