El grupo de Sistemas biomiméticos para ingeniería celular del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) en colaboración con el Grupo de aplicaciones biomédicas (GAB) del Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB-CNM) ha diseñado un modelo avanzado de intestino en un chip. Se trata de un dispositivo innovador que contiene un canal bioimpreso en 3D con estructuras que imitan las vellosidades intestinales y reproduce los compartimentos epitelial y estromal de la mucosa intestinal. En este modelo se han incorporado electrodos que permiten supervisar la formación de la barrera intestinal en tiempo real. El dispositivo es muy versátil y tiene potencial para aplicarse en el modelado de enfermedades y el cribado de fármacos.
Lo más innovador es que combinamos la bioimpresión directamente sobre el chip fluídico. Elena Martínez Fraiz
«En nuestro estudio, integramos la parte blanda, que consiste en hidrogeles con células, con una morfología adecuada. Lo más innovador es que lo hacemos combinando la bioimpresión directamente sobre el chip fluídico», explica Elena Martínez Fraiz, investigadora principal del IBEC, profesora agregada de la Universidad de Barcelona (UB) y líder del estudio.
En un futuro próximo podríamos desarrollar un modelo para estudiar la enfermedad inflamatoria intestinal o trastornos relacionados con una superpoblación bacteriana. Núria Torras Andrés
El equipo ya trabaja en dar aún más complejidad al sistema. «Nuestro objetivo es poder simular condiciones más cercanas a la realidad y, en un futuro próximo, desarrollar un modelo para estudiar la enfermedad inflamatoria intestinal o trastornos relacionados con una superpoblación bacteriana, por ejemplo», detalla Núria Torras Andrés, investigadora senior del grupo de Martínez y autora del estudio.
El objetivo a largo plazo es obtener modelos más realistas y cercanos a la fisiología humana que reemplacen la experimentación con animales y poder hacer medicina mucho más personalizada. María García Díaz
En el campo de los órganos en un chip, los modelos convencionales de intestino en un chip han tenido dificultades para reproducir la complejidad del intestino humano, especialmente en la representación completa de sus componentes esenciales. El intestino consta de varias capas, incluyendo el epitelio que forma la superficie interna y el estroma, un tejido conjuntivo que apoya el epitelio y mantiene la integridad de la barrera intestinal. La falta de representación adecuada de estos componentes ha limitado el desarrollo de modelos eficaces. Sin embargo, las nuevas tecnologías como la bioimpresión 3D y el uso de hidrogeles como análogos de la matriz extracelular abren nuevas oportunidades en el campo de los órganos en un chip.
«El objetivo a largo plazo es obtener modelos más realistas y cercanos a la fisiología humana que reemplacen la experimentación con animales y poder hacer medicina mucho más personalizada», explica María García Díaz, investigadora senior del grupo de Martínez y autora del estudio.
Imagen: Izquierda: Chip microfluídico de tres canales con el canal de hidrogel encapsulado en el centro (barra de escala: 10 mm). Derecha: canal de hidrogel con paredes laterales que reproducen la forma de las vellosidades intestinales encontradas in vivo (barra de escala: 2 mm).
Artículo referenciado: Daniel Vera, María García-Díaz, Núria Torras, Óscar Castillo, Xavi Illa, Rosa Villa, Mar Alvarez and Elena Martinez. A 3D bioprinted hydrogel gut-on-chip with integrated electrodes for transepithelial electrical resistance (TEER) measurements. Biofabrication (2024). DOI: https://doi.org/10.1088/1758-5090/ad3aa4
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