Desarrollan un nuevo biochip que abarata y simplifica la fabricación in vitro de piel y de otros tejidos complejos

Investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) y de la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M), así como de otras entidades colaboradoras, han diseñado un nuevo biochip, un dispositivo que simplifica el proceso de fabricación de piel in vitro en laboratorio y de otros tejidos complejos de múltiples capas.

Este trabajo no tiene un objetivo clínico, sino que está orientado al reemplazo de modelos animales en el testeo de medicamentos y cosméticos, dado que estos ensayos podrían realizarse directamente en esta plataforma microfluídica. «Aunque no tiene una implantación clínica directamente en un paciente, sí que permitiría realizar estudios sobre modelos personalizados de piel», indican los investigadores en un comunicado.

Esto consistiría en tomar células a través de una biopsia de un paciente y generar el modelo de piel en el dispositivo microfluídico utilizando sus células. De esta forma, se podría comprobar de manera personalizada la respuesta de ese paciente en concreto a un tratamiento o medicamento

Tanto el biochip como los protocolos desarrollados podrían extrapolarse a cualquier otro tejido complejo que tenga la misma estructura que la piel. Además, se podría utilizar para modelar de manera más sencilla tejidos consistentes en una sola monocapa de células, como ocurre en la mayoría de «órganos en un chip».

Este sistema de cultivo celular simula los principales aspectos funcionales de órganos vivos a una escala microscópica, lo que resulta de utilidad para el desarrollo de nuevos fármacos y una alternativa de menor costo que la experimentación con animales para estudios de toxicología y ensayos clínicos.

Según señalan, este biochip ya se había utilizado con éxito para albergar neuronas de invertebrados por investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid demostrando su utilidad para albergar diferentes tipos de células y tejidos. y que ahora se ha demostrado con éxito para modelos de piel tridimensional.

La idea original en la que se sustenta este chip es el uso de vinilo biocompatible y micromecanizado. Según explican, la mayor parte de los dispositivos microfluídicos de este tipo se realizan mediante fotolitografía, una técnica que puede ser de coste elevado, compleja, que requiere instrumental muy especializado y personal altamente cualificado.

En cambio, «la tecnología desarrollada conjuntamente por los dos grupos de investigación de ambas universidades es muy prometedora, barata, accesible y versátil, ya que se pueden modificar los diseños prácticamente a un coste cero», explican los investigadores Pedro Herreros del grupo de Óptica, Fotónica y Biofotónica (GOFB-UPM) y del grupo de Organ-on-chips and in vitro detection del Instituto de Investigación Sanitaria del Hospital Clínico San Carlos (IDISSC) y Leticia Valencia del grupo de investigación Tissue Engineering and Regenerative Medicine-Integrative Biomedicine (TERMeG-INTEGRA) del Dpto de Bioingeniería e Ing Aeroespacial de la UC3M

El dispositivo permite el cultivo de piel in vitro en su interior. Está dividido en dos canales superpuestos separados por una membrana porosa: por el canal inferior, se simula el flujo sanguíneo; por el canal superior, se genera la piel que se nutre del medio de cultivo que fluye por el canal inferior a través de la membrana.

«Todos los flujos son controlados por bombas de jeringa de gran precisión y el procedimiento se realiza en una sala de cultivo celular y ambiente estéril. Los biochips se incuban en una atmósfera controlada de humedad, con el 5 por ciento de CO2 y 37ºC de temperatura», explica uno de los científicos que participa en esta línea de investigación, Ignacio Risueño, del Dpto de Bioingeniería e Ing Aeroespacial de la UC3M.

Esta plataforma y las técnicas desarrolladas se han testado en una prueba de concepto que ha consistido en la generación de una piel tridimensional con sus dos capas principales. La dermis se ha modelizado con un hidrogel de fibrina proveniente de plasma humano, mientras que la epidermis se consigue con una monocapa de queratinocitos que se siembran sobre el gel de fibrina. Además, los investigadores han desarrollado un nuevo método para controlar la altura de la dermis que se basa en el flujo paralelo, una técnica que permite un proceso de deposición in situ de los compartimentos dérmico y epidérmico.