Organi in chip, simulazione del microambiente cellulare

Ricerca per incorporare la tecnologia degli organi in un chip, che simula il microambiente e gli aspetti degli organi viventi.

Organi su chip, una piattaforma progettata principalmente per la produzione e la sperimentazione di nuovi farmaci nell’ambito dell’innovazione farmacologica.

Un organo su chip è un sistema di coltura cellulare che simula il microambiente e gli aspetti funzionali chiave degli organi viventi su scala microscopica.

Gli organi su chip sono diversi dalle colture cellulari bidimensionali perché non simulano il microambiente delle cellule all’interno di un organismo e tendono a perdere la loro funzione differenziata. Sono anche diversi dalle colture cellulari tridimensionali basate su gel di matrice extracellulare, perché queste non possono simulare le interfacce tra i diversi tessuti, i gradienti chimici o l’attività meccanica presente in tutti gli organi.

La produzione di organi su chip rappresenta un ostacolo su scala microscopica e per la difficoltà di ricreare la struttura naturale dei tessuti. L’architettura dei tessuti occupa uno spazio tridimensionale e comprende molteplici strutture diverse, come la matrice extracellulare e diversi tipi di cellule che interagiscono tra loro.

Nello sviluppo tecnologico degli organi corporei su chip, una delle sfide tecniche riguarda la designazione dei tipi di materiali utilizzati per la loro fabbricazione.

Uno dei primi organi a essere riprodotti su un chip è stato il polmone. Dongeun Huh, del Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering dell’Università di Harvard, ha partecipato nel 2010 a un esperimento che ha cercato di replicare l’interfaccia tra alveoli e capillari sanguigni. Questa interfaccia è stata identificata come la funzione essenziale del polmone. Per convalidare la precisione con cui questo dispositivo simula la funzione biologica di un polmone umano, è stato valutato il modo in cui rispondeva alle infezioni o alle infiammazioni.

Il polidimetilsilossano, o PDMS, è uno dei materiali più utilizzati. È permeabile ai gas, trasparente e flessibile, il che è vantaggioso per le applicazioni di coltura cellulare.

Il vantaggio del PDMS è la sua biocompatibilità, grazie alla quale il suo utilizzo è consigliato in questo tipo di sviluppo.

È possibile creare sistemi che incorporano la funzione minima di più di un organo. Questi tipi di sistemi possono essere costituiti da diversi chip collegati in serie allo stesso flusso di soluzione, ognuno dei quali simula un organo diverso. Questi sistemi integrati ci permettono di simulare con maggiore precisione le reazioni interconnesse che avvengono nel corpo umano e possono essere migliori predittori del funzionamento di un farmaco.

Pertanto, più organi su un chip potrebbero fornire la possibilità di osservare cose che la tecnologia moderna non consente. Le reti di canali microfluidici sono utilizzate per imitare la struttura degli organi, come i nefroni dei reni.