Os cientistas acabaram de criar vasos sanguíneos vivos em um chip que agem como se fossem reais
Os vasos sanguíneos humanos não são nada simples. Eles dobram, ramificam, estreitam e alargam, criando caminhos complexos que afetam a forma como o sangue se move pelo corpo. Durante muito tempo, porém, os modelos de laboratório trataram os vasos sanguíneos como tubos retos e uniformes. Embora úteis, esses designs simplificados não conseguiram refletir as condições em que muitas doenças vasculares realmente se desenvolvem.
Para representar melhor a verdadeira estrutura dos vasos sanguíneos humanos, pesquisadores do Departamento de Engenharia Biomédica da Texas A&M University criaram um sistema personalizável de chip de vaso. A nova abordagem permite aos cientistas estudar doenças vasculares de forma mais realista e fornece uma plataforma poderosa para testar novos medicamentos.
Os chips de vasos são dispositivos microfluídicos projetados para replicar vasos sanguíneos humanos em uma escala muito pequena. Eles podem ser adaptados a pacientes individuais e oferecem uma forma não animal de estudar o fluxo sanguíneo e avaliar possíveis tratamentos. Jennifer Lee, estudante de mestrado em engenharia biomédica, trabalhou no laboratório do Dr. Abhishek Jain para projetar um chip de vaso avançado capaz de reproduzir a ampla gama de formas vistas em vasos sanguíneos reais.
“Existem vasos ramificados, ou aneurismas que apresentam expansão repentina e, em seguida, estenose que restringe o vaso. Todos esses diferentes tipos de vasos fazem com que o padrão de fluxo sanguíneo seja significativamente alterado, e o interior do vaso sanguíneo é afetado pelo nível de tensão de cisalhamento causada por esses padrões de fluxo”, disse Lee. “Isso é o que queríamos modelar.”
Avançando além dos projetos de embarcações retas
O trabalho de Lee baseia-se em pesquisas anteriores no mesmo laboratório. Apenas alguns anos antes, seu mentor e ex-aluno de pós-graduação, Dr. Tanmay Mathur, desenvolveu um projeto de chip de vaso direto. Ambos os projetos foram realizados no Laboratório de Microssistemas Translacionais Bioinspirados sob a direção de Jain, que é professor associado e membro do corpo docente de Barbara e Ralph Cox ’53 em engenharia biomédica. A pesquisa de Lee foi publicada em Laboratório em um chip e aparecerá na capa da edição de maio de 2025 da revista.
“Agora podemos começar a aprender sobre doenças vasculares de uma forma que nunca conseguimos antes”, disse Jain. “Você não apenas pode tornar essas estruturas complexas, mas também colocar material celular e tecidual real dentro delas e torná-las vivas. Esses são os locais onde as doenças vasculares tendem a se desenvolver, portanto, entendê-las é fundamental.”
Da pesquisa de graduação à ciência publicada
Lee ingressou no laboratório de Jain enquanto ela ainda era uma estudante de graduação em busca de experiência prática em pesquisa. Na época, ela tinha pouca familiaridade com a tecnologia de órgãos em um chip. À medida que aprendeu mais sobre o campo, ela ficou interessada em seu impacto potencial em futuras pesquisas médicas. Esse interesse a levou a continuar seu trabalho por meio do programa acelerado de Mestrado em Ciências.
“Jennifer demonstrou perseverança, curiosidade e criatividade e começou a assumir projetos de pesquisa muito rapidamente. Nosso programa acelerado permite que estudantes como Jennifer assumam pesquisas de alto impacto e alto risco e não apenas façam um projeto científico, mas levem-no até o resultado e publique-o”, disse Jain.
Expandindo a complexidade dos chips de vasos vivos
Embora o atual projeto do chip de vaso ofereça uma visão mais realista dos vasos sanguíneos, a equipe de pesquisa planeja levar o trabalho adiante. Até agora, o modelo de Lee inclui apenas células endoteliais – ou células que constituem o revestimento do vaso sanguíneo – mas versões futuras poderão incorporar tipos de células adicionais. A inclusão dessas células permitiria aos pesquisadores compreender melhor como os diferentes tecidos interagem entre si e com o fluxo sanguíneo.
“Estamos progredindo e criando o que chamamos de quarta dimensionalidade de órgãos em um chip, onde não nos concentramos apenas nas células e no fluxo, mas nesta interação de células e fluxo em estados arquitetônicos mais complexos, o que é uma nova direção no campo”, disse Jain.
Desenvolvendo habilidades além do laboratório
Juntamente com a experiência em pesquisa técnica, Lee diz que o ambiente do laboratório a ajudou a desenvolver habilidades práticas que vão além dos cursos de ciências. Trabalhar ao lado de colegas, estudantes de pós-graduação e pesquisadores de pós-doutorado proporcionou-lhe experiência em colaboração, comunicação e resolução de problemas.
“É um ambiente muito bom para interagir não apenas com colegas, mas também com estudantes de pós-graduação e pesquisadores de pós-doutorado”, disse ela. “Você é capaz de aprender trabalho em equipe e comunicação, ética de trabalho e apenas experimentar coisas diferentes. Acho que é uma experiência muito valiosa que os alunos têm disponível. Temos ótimos laboratórios de pesquisa para professores.”
O projeto recebeu apoio de várias organizações importantes, incluindo o Programa de Pesquisa Médica do Exército dos EUA, a NASA, a Autoridade de Pesquisa e Desenvolvimento Biomédico Avançado, os Institutos Nacionais de Saúde, a Administração de Alimentos e Medicamentos dos EUA, a National Science Foundation e o Texas A&M University Office of Innovation Translational Investment Funds.
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