Microdispositivo imita ciclo menstrual feminino

 

Sistema microfluídico simula o período reprodutivo feminino in vivo e os laços endócrinos entre os módulos do órgão. [Imagem: Northwestern Medicine]

Pesquisadores da Universidade Northwestern em colaboração com engenheiros do Instituto de Tecnologia de Massachusetts desenvolveram um sistema microfluídico que atua como o sistema reprodutivo feminino, reproduzindo o perfil hormonal do ciclo menstrual de 28 dias.  O microdispositivo foi descrito em um estudo publicado na Nature Communications (Nat. Commun. 2017, DOI: 10.1038/ncomms14584).

Corte frontal do aparelho reprodutor feminino. [Imagem: Wikipédia].

O microdispositivo simula o período reprodutivo feminino in vivo e os laços endócrinos entre os módulos do órgão para o ovário, trompa de Falópio (tubas uterinas), útero, colo do útero e fígado, com um fluxo circulante entre todos os tecidos. Segundo os autores do estudo, o microdispositivo, nomeado de EVATAR, representa uma nova e poderosa ferramenta in vitro que permite a integração do órgão-órgão da sinalização hormonal como uma fenocópia do ciclo menstrual e ciclos endócrinos semelhantes à gravidez, ou seja, o sistema imita duas possibilidades do fim do ciclo – a ausência de gravidez e o estado de gravidez- e tem um grande potencial para ser utilizado na descoberta de fármacos e estudos toxicológicos.

O sistema microfluídico ou plataforma microfluídica possuí cinco “órgãos” ligados entre si por um líquido sanguíneo que transporta hormônios, moléculas de sinalização celular e drogas. As trompas de Falópio, o útero e o colo do útero são feitos a partir de tecidos humanos obtidos de mulheres submetidas a histerectomia (i.e., cirurgia de retirada do útero). Ovários de tecidos de rato foram utilizados em substituição à ovários femininos. O tecido para o fígado, responsável por metabolizar as drogas, vem de seres humanos.

E a Microfluídica do sistema?

Design do sistema de múltiplas plataformas microfluídicas. AC, módulo aceitador; DO, módulo doador; T, módulo de tecido.[Imagem: Xiao et al.,2017 – DOI: 10.1038/ncomms14584]

Para integrar os cinco tecidos num único sistema, os engenheiros incorporaram microbombas com acionamento eletromagnético dentro da plataforma, denominada Quintet-MFP. Essa plataforma é composta de módulos ou compartimentos: doador; aceitador e o módulo do tecido (ovário, trompa de Falópio e etc). Em cada compartimento onde está o tecido  existe um sistema de injeção/retirada de ar  (atuador pneumático) controlado por um controlador de pressão. Os canais microfluídicos conectam os módulos para alimentar os nutrientes aos tecidos e eliminar os resíduos metabólicos. Os microcanais também permitem que os tecidos se comuniquem quimicamente usando hormônios.

Um dissipador de calor resfriado por ventilador foi adicionado ao sistema para remover o excesso de calor do atuador pneumático. A placa do atuador foi ligada a um computador e uma caixa de controle. Esta caixa serve de comunicação entre o sistema Quintet-MFP e um computador que executa um programa criado pelos pesquisadores no software LabVIEW para controle preciso das bombas. Nos ensaios no Quintet-MFP, a taxa de fluxo (vazão) através do sistema foi 100 µl h-1.

E a Engenharia Química?

Nós vimos em postagens anteriores que engenheiros químicos podem atuar na área farmacêutica (disponível aqui e aqui), assim esse microdispositivo pode ser uma ferramenta útil para o estudo de doenças que podem afetar as mulheres em diferentes fases da sua vida reprodutiva.

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Fontes: Chemical & Engineering News e Nature News.

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Sobre Harrson S. Santana

Harrson S. Santana obteve seu doutorado em Engenharia Química pela Universidade de Campinas em 2016. Sua tese de doutorado foi a investigação da síntese de biodiesel em microcanais, utilizando simulações numéricas e ensaios experimentais. Em 2015, ele passou vários meses na Universidade de Glasgow (Reino Unido) desenvolvendo pesquisas na área de impressão 3D. Atualmente, ele é pesquisador associado e professor colaborador da Faculdade de Engenharia Química da Unicamp, trabalhando no desenvolvimento de microplantas químicas e uso de impressoras 3D em processos químicos. Ele publicou vários artigos explorando desde simulações numéricas no desenvolvimento de microdispositivos até o uso de microfluídica em reações químicas e operações unitárias. Seu interesse científico se concentra em fenômenos de transporte em sistemas microfluídicos, impressoras 3D e sistemas robóticos aplicados a processos químicos em microescala.

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