Dispositivo microfluídico skin-on-a-chip que funciona como un sistema abierto (A), un biorreactor con tapa (B), y un sistema de análisis in vitro equipado con un inserto abierto (C) o con tapa (D). El primer plano muestra una representación gráfica de una prueba de funcionalidad en equivalentes skin-on-chip en condiciones de flujo dinámico. Crédito:G. Sriram et al.
Los microfluidos podrían satisfacer una creciente necesidad de alternativas a la experimentación con animales para el desarrollo de productos farmacéuticos y cosméticos. Un equipo multidisciplinar, dirigido por Zhiping Wang del Instituto A * STAR de Tecnología de Fabricación de Singapur, y Paul Bigliardi del Instituto A * STAR de Biología Médica, han producido un dispositivo escalable del tamaño de una tarjeta de crédito que facilita simultáneamente el cultivo y las pruebas de células de la piel.
Las alternativas de vanguardia a la experimentación con animales se basan en la piel reconstruida. Sin embargo, Estos modelos de tejido tridimensionales se generan típicamente a partir de cultivos de células estáticas en una matriz de colágeno que se contrae fácilmente. "Cuando el colágeno se contrae, no sabemos si los compuestos bajo investigación atraviesan la piel o atraviesan espacios entre el dispositivo y la piel durante las pruebas de permeación, "explica Gopu Sriram, uno de los autores principales. Para abordar estos problemas, los investigadores desarrollaron un método para hacer crecer la piel en una matriz utilizando la proteína fibrina, Previniendo la contracción de la piel. La piel se cultiva directamente en el dispositivo de microfluidos donde se realizan las pruebas. sin mayor manipulación o transferencia.
La piel cultivada en el dispositivo de microfluidos mostró una maduración mejorada de la epidermis, la capa protectora superior de la piel. Esto se tradujo en un aumento de casi el doble en el grosor de la epidermis en comparación con los equivalentes de piel estándar. "Esta epidermis mejorada se correlacionó con una menor permeabilidad química que en los sistemas convencionales, "dice Yuri Dancik, otro autor principal. "En comparación con la reconstrucción cutánea convencional, la plataforma skin-on-chip ofrece una mejor morfología y rendimiento de la piel, en términos de función barrera, ", añade Wang. También puede facilitar los ensayos posteriores utilizando equivalentes de piel disponibles comercialmente o piel natural.
Según Massimo Alberti, otro autor principal, estas mejoras se derivan del uso de microfluidos. En condiciones estáticas, los nutrientes y el medio se difunden pasivamente a través de la piel. Por el contrario, en el chip de microfluidos, un flujo continuo genera presión que empuja el medio de cultivo a través de la matriz y puede actuar como un "estresante para las células y la matriz extracelular, que también pueden activar algunas vías de señalización activadas mecánicamente, ", dice. Esta estimulación también promueve la formación de una membrana basal superior, una "capa de proteína similar a un velcro que ancla la epidermis al tejido conectivo llamado dermis, "dice Sriram.
Además de automatizar su sistema, los investigadores están trabajando actualmente para mejorar su modelo para imitar mejor la piel humana natural. Planean aumentar la complejidad de su modelo agregando células inmunes y mejorando su función de barrera. También están optimizando el dispositivo de microfluidos simulando la dinámica del flujo sanguíneo e implementando controles de microambiente adicionales "para promover condiciones que acercarán el sistema a la piel humana". "dice Alberti.
