Em colaboração com a ETH Zurich, nossa equipe na IBM Research - Zurique publicou um artigo revisando a interação de fluxos de líquidos com células biológicas. Nosso trabalho foi capa da edição de 23 de maio da Avaliações Químicas , um jornal científico revisado por pares altamente citado publicado pela American Chemical Society.

O artigo destaca a importância da hidrodinâmica no estudo de culturas de células aderentes e suspensas e enfatiza o aproveitamento das principais forças físicas para influenciar e manipular células em sistemas microfluídicos.

Esse artigo pode ser um recurso valioso para pesquisadores de ciências da vida, na medida em que fornece as informações e ferramentas necessárias para compreender e aplicar os efeitos e fenômenos hidrodinâmicos no contexto dos estudos celulares. Também pode ser relevante para pesquisadores que entram neste campo interdisciplinar.

O papel dos fenômenos hidrodinâmicos

Interessantemente, fenômenos hidrodinâmicos são críticos em quase todas as funções fisiológicas e organismos vivos. Um exemplo proeminente é o sistema cardiovascular, em que o coração - uma bomba mecânica - mantém o fluxo sanguíneo através de uma intrincada rede de vasos sanguíneos. Esses fenômenos hidrodinâmicos são onipresentes em organismos vivos e podem ser usados ​​para manipular células ou emular microambientes fisiológicos experimentados in vivo. Os efeitos hidrodinâmicos influenciam várias propriedades e processos celulares, incluindo a morfologia celular, processos intracelulares, cascatas de sinalização célula-célula e cinética de reação, e desempenham um papel importante na célula única, nível multicelular e de órgão.

Alavancando os efeitos hidrodinâmicos

Neste artigo, descrevemos e formulamos a física subjacente aos fenômenos hidrodinâmicos que afetam as células aderentes e suspensas. Também ilustramos o uso de microdispositivos que podem alavancar a hidrodinâmica e mostrar como os efeitos hidrodinâmicos selecionados podem ser aproveitados para controlar tensões mecânicas, transporte de analito, bem como a temperatura local dentro de microambientes celulares.

Com uma melhor compreensão da mecânica dos fluidos em uma escala de comprimento de micrômetro e considerando o avanço das tecnologias microfluídicas, uma nova geração de ferramentas experimentais está surgindo. Essas ferramentas fornecem controle sobre microambientes celulares e emulam condições fisiológicas com precisão requintada. É, portanto, oportuno avaliar os conceitos subjacentes ao controle hidrodinâmico de microambientes celulares e suas aplicações para obter algumas perspectivas sobre o futuro de tais ferramentas em modelos de cultura de células in vitro.

Rumo à medicina personalizada

Acreditamos que obter um conhecimento mais profundo da mecânica dos fluidos e o avanço das tecnologias e sistemas microfluídicos terá um impacto significativo em vários campos, como a biologia celular, desenvolvimento de medicamentos e diagnósticos médicos. A cultura de células in vitro e os modelos de órgão no chip estão se tornando cada vez mais vitais na triagem de drogas e na medicina personalizada.