La placenta tiene una tarea esencial y altamente compleja: debe garantizar el intercambio de sustancias importantes entre la madre y su hijo por nacer, al mismo tiempo que bloquea el paso de otras sustancias. Hasta ahora, no se ha entendido completamente cuál es la permeabilidad dela placenta depende de, después de todo, es increíblemente difícil investigar su función en humanos directamente.
Por esta razón, TU Wien Viena ahora ha producido un modelo de placenta artificial que se parece mucho al órgano natural. Usando un proceso de impresión 3D basado en láser de femtosegundo especialmente desarrollado, es posible producir membranas de hidrogel personalizadas directamente dentro de chips microfluídicos, que luego se pueblan con células de placenta. Esto significa que ahora es posible proporcionar claridad en algunos temas vitales de investigación, como el intercambio de glucosa entre la madre y el niño.
Intercambio de sustancias complejas entre madre e hijo
"El transporte de sustancias a través de membranas biológicas desempeña un papel importante en diversas áreas de la medicina", dice el profesor Aleksandr Ovsianikov, del Instituto de Ciencia y Tecnología de Materiales de TU Wien. "Estas incluyen la barrera hematoencefálica, la ingestión de alimentosen el estómago y el intestino, y también en la placenta ".
Existen, por ejemplo, numerosos estudios que demuestran que enfermedades en la madre como la diabetes pueden tener un impacto en el feto. La presión arterial alta también puede afectar el transporte de sustancias al feto. Hasta ahora, sin embargo, ha sidocasi imposible investigar la forma en que los muchos parámetros involucrados interactúan en tales casos.
Chip especial con partición biológica de la impresora 3D
Por lo tanto, los investigadores de TU Wien están trabajando en la replicación de estructuras de órganos en chips compactos para investigar aspectos importantes de su función en condiciones controladas. "Nuestro chip consta de dos áreas: una representa al feto y la otra a la madre", explicaDenise Mandt, quien trabajó en el proyecto como parte de su tesis: "Utilizamos un proceso especial de impresión 3D para producir una partición entre ellos: la membrana artificial de la placenta".
TU Wien ha estado trabajando en la impresión 3D de alta resolución de este tipo durante años, con gran éxito: implica el uso de materiales que pueden solidificarse con la ayuda de rayos láser. Esto permite que se creen las estructuras 3D deseadaspor punto con una resolución en el rango de micrómetros. "En nuestro caso se trata de un hidrogel con buena biocompatibilidad", explica Aleksandr Ovsianikov. "Basado en el modelo de la placenta natural, producimos una superficie con pequeñas vellosidades curvadas. Las células de la placentaentonces puede colonizarlo, creando una barrera muy similar a la placenta natural ".
El órgano en un chip
"Esta tecnología 'organ-on-a-chip' es un enfoque revolucionario en biomedicina, que ha generado un gran interés en el diagnóstico clínico, biotecnología y farmacia en los últimos años", dice el profesor Peter Ertl, director de lagrupo de investigación de chips celulares que desempeñó un papel clave en el proyecto: "La creación de mini órganos humanos en un chip debería permitir el desarrollo de enfoques terapéuticos específicos para el paciente, y también representa un método vital para reemplazar los experimentos con animales".
En el chip, los parámetros biológicos importantes se pueden controlar de cerca, como la presión, la temperatura, la geometría y el suministro de nutrientes de los mini órganos, así como la administración de medicamentos. Esto permite observar con precisión la progresión de la enfermedad y las tasas de curación.
Las pruebas iniciales ya han demostrado que la placenta artificial en el chip de hecho se comporta de manera similar a la placenta natural: las moléculas pequeñas pueden pasar, mientras que las grandes se retienen. El modelo ahora está destinado a ser utilizadoespecíficamente para investigar aspectos importantes del transporte de nutrientes de la madre al feto.
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Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Viena . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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