Investigadores diseñan un dispositivo de microfluidos para comprender cómo la contaminación del aire afecta a los pulmones
En el dispositivo E-FLOAT, las células pulmonares se suspenden en un hidrogel para imitar cómo crecerían en el tejido pulmonar normal. Los dispositivos de microfluidos simulan la respiración y la exposición a contaminantes del aire. Crédito: Siwan Park y Edmond WK Young
Investigadores de ingeniería biomédica de la Universidad de Toronto han desarrollado una nueva tecnología que combina un dispositivo de microfluidos con un novedoso sistema de flujo de aire para imitar las vías respiratorias de los pulmones. La tecnología permite a los científicos e ingenieros realizar experimentos de exposición a partículas para examinar los efectos patológicos de los contaminantes del aire en la salud respiratoria.
Siwan Park, un Ph.D. candidato en el Instituto de Ingeniería Biomédica en la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas, y Edmond Young, profesor asociado en el departamento de ingeniería industrial y mecánica, publicaron recientemente sus hallazgos en Tecnologías de Materiales Avanzados.
La tecnología microfluídica dispositivo en un chip conocido como E-FLOAT, abreviatura de Líquido flotante extraíble basado en gel Organ-on-a-chip para el modelado de tejido de las vías respiratorias bajo flujo de aire es un sistema fácilmente modificable en el que los científicos pueden cultivar células pulmonares en un hidrogel suspendido que se asemeja a tejido pulmonar.
Los investigadores desarrollaron el dispositivo microfresando y uniendo capas de termoplástico. Incorpora una geometría de canal especial para el crecimiento de las células. Un sistema de flujo de aire conectado al dispositivo puede generar varios caudales de aire tibio y humidificado para simular la respiración humana.
«Demostramos que el tejido de las vías respiratorias pulmonares se puede microdiseñar en el laboratorio, exponerlo a diversas condiciones ambientales, incluido el flujo de aire y los contaminantes, y luego extraerlo para su posterior interrogatorio como si fuera una muestra de tejido pulmonar real. «, dice Young.
En muchas iteraciones existentes de la tecnología, las células cultivadas en dispositivos de microfluidos se limitan al análisis «en el chip» para evaluar el efecto de los estímulos externos, como el flujo de aire, en la salud de las celdas. Esto limita el análisis que se puede llevar a cabo: si bien los científicos pueden eliminar estas células del dispositivo, este proceso cambia la ubicación espacial de las células en relación con el tejido, lo que potencialmente sesga los resultados.
«Uno de Las ventajas de E-FLOAT es la capacidad de extraer el tejido biomimético de las vías respiratorias que nos permite desarrollar un conocimiento profundo a través de una amplia gama de tecnologías de imágenes», dice Park.
Los investigadores administraron con éxito partículas en el aire en las células de las vías respiratorias a través del flujo de aire controlado para imitar cómo los contaminantes del aire interactuarían con las células pulmonares. Luego extrajeron todo el hidrogel y analizaron las partículas y las interacciones celulares.
«Estábamos especialmente emocionados de obtener las impresionantes imágenes de las secciones histológicas usando el hidrogel extraído. No solo se ve hermoso, creemos que puede también ser significativo en las perspectivas histológicas y patológicas. Además, dependiendo de cómo diseñemos las interacciones célula-matriz en E-FLOAT, podemos obtener una representación fisiológicamente más precisa del tejido multicelular de las vías respiratorias».
«En el En el futuro, el plan es usar esta tecnología para estudiar el desarrollo de enfermedades pulmonares como el asma, especialmente en presencia de contaminación del aire, y también usarla como modelo preclínico durante el desarrollo de fármacos», dice Young.
«Hay Obviamente, queda mucho trabajo por hacer, pero esperamos colaborar con los investigadores de pulmón y asociarnos con la industria farmacéutica en el futuro para realizar este plan».
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Las tomografías computarizadas sugieren una posible destrucción pulmonar en algunos asmáticos. Más información: Siwan Park et al, EFLOAT: OrganonaChip basado en gel líquido flotante extraíble para el modelado de tejido de las vías respiratorias bajo Airflow, Advanced Materials Technologies (2021). DOI: 10.1002/admt.202100828 Información de la revista: Advanced Materials Technologies
Proporcionado por la Universidad de Toronto Cita: Los investigadores diseñan un dispositivo de microfluidos para comprender cómo la contaminación del aire afecta los pulmones ( 2021, 4 de noviembre) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-11-microfluidic-device-air-pollution-affects.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.