Dispositivo microfluídico skin-on-a-chip funcionando como um sistema aberto (A), um biorreator com tampa (B), e um sistema de análise in vitro equipado com uma inserção aberta (C) ou tampada (D). O close-up mostra uma representação gráfica de um teste de funcionalidade em equivalentes skin-on-chip sob condições de fluxo dinâmico. Crédito:G. Sriram et al.
A microfluídica poderia atender a uma necessidade crescente de alternativas aos testes em animais para o desenvolvimento de produtos farmacêuticos e cosméticos. Uma equipe multidisciplinar, liderado por Zhiping Wang do A * STAR Singapore Institute of Manufacturing Technology, e Paul Bigliardi do A * STAR Institute of Medical Biology, produziram um dispositivo dimensionável do tamanho de um cartão de crédito que facilita simultaneamente a cultura e o teste de células da pele.
Alternativas de última geração para testes em animais contam com pele reconstruída. Contudo, esses modelos de tecido tridimensionais são normalmente gerados a partir de culturas de células estáticas em uma matriz de colágeno que encolhe rapidamente. "Quando o colágeno se contrai, não sabemos se os compostos sob investigação estão passando pela pele ou por espaços entre o dispositivo e a pele durante os testes de permeação, "explica Gopu Sriram, um dos autores principais. Para resolver esses problemas, os pesquisadores desenvolveram um método para fazer crescer a pele em uma matriz usando a proteína fibrina, evitando a contração da pele. A pele é cultivada diretamente no dispositivo microfluídico onde os testes são realizados, sem manipulação ou transferência adicional.
A pele cultivada no dispositivo microfluídico exibiu maturação aprimorada da epiderme, a camada protetora superior da pele. Isso se traduziu em um aumento de quase duas vezes na espessura da epiderme em comparação com os equivalentes de pele padrão. "Esta epiderme melhorada correlacionada com menor permeabilidade química do que em sistemas convencionais, "diz Yuri Dancik, outro autor principal. "Em comparação com a reconstrução de pele convencional, a plataforma skin-on-chip oferece melhor morfologia e desempenho da pele, em termos de função de barreira, "acrescenta Wang. Ele também pode facilitar os ensaios posteriores usando equivalentes de pele disponíveis comercialmente ou pele natural.
De acordo com Massimo Alberti, outro autor principal, essas melhorias resultam do uso de microfluídicos. Sob condições estáticas, os nutrientes e o meio se difundem passivamente pela pele. Por contraste, no chip microfluídico, um fluxo contínuo gera pressão que empurra o meio de cultura através da matriz e pode atuar como um "estressor para as células e a matriz extracelular, que também pode ativar algumas vias de sinalização acionadas mecanicamente, "diz. Esse estímulo também promove a formação de uma membrana basal superior, uma "camada de proteína semelhante a um velcro que ancora a epiderme ao tecido conjuntivo chamada derme, "diz Sriram.
Além de automatizar seu sistema, os pesquisadores estão trabalhando atualmente para melhorar seu modelo para melhor imitar a pele humana natural. Eles planejam aumentar a complexidade de seu modelo adicionando células imunológicas e melhorando sua função de barreira. Eles também estão otimizando o dispositivo microfluídico simulando a dinâmica do fluxo sanguíneo e implementando controles adicionais do microambiente "para promover condições que aproximarão o sistema da pele humana, "diz Alberti.
