Ingegneri biomedici della Duke University hanno sviluppato una membrana ultrasottile a base di seta per migliorare i modelli organ-on-a-chip, consentendo una riproduzione più accurata dell’ambiente cellulare naturale. La nuova membrana, utilizzata in una piattaforma renale, ha facilitato la crescita di tessuti che riproducono sia reni sani che malati, migliorando il controllo sulla crescita e funzione delle cellule.
Cos’è un organ-on-a-chip?
Un organ-on-a-chip (OOC) è una tecnologia di bioingegneria che crea modelli miniaturizzati e tridimensionali di organi umani su un dispositivo a base di chip microfluidico. Questi dispositivi sono progettati per simulare le funzioni fisiologiche di organi o tessuti umani in vitro, combinando cellule viventi, materiali biocompatibili e sistemi di microfluidica. Gli organ-on-a-chip sono utilizzati principalmente per la ricerca farmacologica, lo studio di malattie, per testare trattamenti specifici per singoli pazienti utilizzando cellule prelevate dal paziente stesso e prevedere come risponderanno a particolari terapie, ma anche per valutare la tossicità di sostanze chimiche e ambientali con maggiore precisione rispetto ai metodi tradizionali.
Membrane sottili e molto realistiche
La membrana in fibroina della seta, sviluppata dal team di ricerca guidato da Samira Musah, ingegnere biomedico alla Duke, offre un’alternativa innovativa ai polimeri tradizionali. Spessa meno di cinque micron, si avvicina notevolmente alla struttura delle membrane extracellulari naturali, favorendo la comunicazione cellulare e la crescita dei tessuti.
“Vogliamo maneggiare i tessuti contenuti in questi chip proprio come un patologo tratterebbe campioni bioptici o addirittura tessuti viventi di un paziente, ma questo non era possibile con le membrane polimeriche standard perché lo spessore extra (compreso tra 30 e 50 micron – ndr) impediva alle cellule di formare strutture che si avvicinassero più strettamente assomigliano ai tessuti del corpo umano”, ha dichiarato Musah
Applicazioni nel modello renale
Quando applicata ai modelli renali, la membrana ultrasottile sviluppata ha facilitato la differenziazione delle cellule staminali in cellule glomerulari, podociti ed endoteliali vascolari. Questa piattaforma ha simulato efficacemente la parete capillare glomerulare del rene umano, filtrando molecole in modo efficiente e riproducendo fenestrazioni endoteliali cruciali per il passaggio dei fluidi.
Implicazioni nella ricerca medica
Questa tecnologia promette di rivoluzionare lo studio delle malattie renali, che colpiscono oltre il 15% degli adulti americani. La piattaforma potrebbe portare alla scoperta di nuovi biomarcatori e candidati farmaci, offrendo nuove speranze per la diagnosi precoce e il trattamento delle malattie renali.
I risultati dello studio sono stati pubblicati sul magazine Science Advances. Il team di ricerca continuerà a ottimizzare il modello per approfondire la comprensione dei meccanismi delle malattie renali e sviluppare nuove terapie.
