Os vasos sanguíneos humanos não são nada simples. Eles dobram, ramificam, estreitam e alargam para formar vias complexas que afetam o fluxo de sangue através do corpo. No entanto, os modelos de laboratório há muito consideram os vasos sanguíneos como tubos retos e uniformes. Estes desenhos simplificados, embora úteis, não reflectem as condições sob as quais muitas doenças vasculares realmente ocorrem.
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 vasos sanguíneos em um chip. O novo método permite aos cientistas estudar doenças vasculares de forma mais realista e fornece uma plataforma poderosa para testar novos medicamentos.
O Vascular Chip é um dispositivo microfluídico projetado para replicar vasos sanguíneos humanos em uma escala muito pequena. Eles podem ser personalizados para pacientes individuais e fornecer um método não animal para estudar o fluxo sanguíneo e avaliar possíveis tratamentos. A estudante de mestrado em engenharia biomédica Jennifer Lee, trabalhando no laboratório do Dr. Abhishek Jain, projetou um chip avançado de vasos sanguíneos capaz de replicar as várias formas vistas em vasos sanguíneos reais.
“Você tem vasos ramificados ou aneurismas que se dilatam repentinamente e, em seguida, a estenose restringe o vaso. Todos esses diferentes tipos de vasos causam mudanças significativas nos padrões de fluxo sanguíneo, e o interior do vaso é afetado pelos níveis de tensão de cisalhamento causados por esses padrões de fluxo”, disse Li. “É isso que queremos modelar.”
Além do design simples de contêineres
O trabalho de Li baseia-se em pesquisas anteriores no mesmo laboratório. Apenas alguns anos atrás, seu mentor e ex-aluno de pós-graduação Tanmay Mathur, Ph.D., desenvolveu um projeto de wafer transversal. Ambos os projetos são conduzidos no Laboratório de Microssistemas Translacionais Biomiméticos de Jain, professor associado e membro do corpo docente de Barbara e Ralph Cox ’53 no Departamento de Engenharia Biomédica. A pesquisa de Li foi publicada em laboratório de chips e aparecerá na capa da edição de maio de 2025 da revista.
“Agora podemos começar a compreender as doenças vasculares de uma forma que nunca fizemos antes”, disse Jain. “Você não apenas pode tornar essas estruturas complexas, mas também colocar células reais e material de tecido nelas e fazê-las sobreviver. Esses são locais onde doenças vasculares são propensas a ocorrer, portanto, entendê-las é fundamental.”
Da pesquisa de graduação à ciência publicada
Quando Lee ingressou no laboratório de Jain, ela era uma estudante de graduação em busca de experiência prática em pesquisa. Na época, ela sabia pouco sobre a tecnologia de órgãos em um chip. À medida que aprendeu mais sobre a área, ela ficou interessada em seu impacto potencial em futuras pesquisas médicas. Esse interesse a levou a continuar seu trabalho através do programa acelerado de Mestrado em Ciências.
“Jennifer demonstrou perseverança, curiosidade e criatividade e rapidamente começou a trabalhar em projetos de pesquisa. Nosso programa acelerado permite que estudantes como Jennifer conduzam pesquisas de alto impacto e alto risco e não apenas façam um projeto científico, mas obtenham resultados e publiquem ao longo do caminho”, disse Jayne.
Expandindo a complexidade dos chips de vasculatura intravital
Embora o design atual do chip do vaso forneça uma visão mais realista dos vasos sanguíneos, a equipe de pesquisa planeja prosseguir com este trabalho. Até agora, o modelo de Li inclui apenas células endoteliais (ou as células que constituem o revestimento dos vasos sanguíneos), mas versões futuras poderão incluir outros tipos de células. A inclusão dessas células permitirá aos pesquisadores compreender melhor como os diferentes tecidos interagem entre si e com o fluxo sanguíneo.
“Estamos progredindo e criando o que chamamos de órgãos em chips quadridimensionais, onde não nos concentramos apenas nas células e no fluxo, mas na interação das células e do fluxo em estados estruturais mais complexos, o que é uma nova direção no campo”, disse Jain.
Desenvolva habilidades além do laboratório
Além da experiência em pesquisa técnica, Li disse que o ambiente do laboratório a ajudou a desenvolver habilidades práticas que transcendem os cursos de ciências. Trabalhar com colegas, estudantes de pós-graduação e pesquisadores de pós-doutorado proporcionou-lhe experiência em colaboração, comunicação e resolução de problemas.
“É um ótimo ambiente para interagir não apenas com seus pares, mas também com estudantes de pós-graduação e pesquisadores de pós-doutorado”, disse ela. “Você aprende sobre trabalho em equipe e comunicação, ética no trabalho e como tentar coisas diferentes. Acho que é uma experiência valiosa que os alunos podem obter. Temos laboratórios de pesquisa docentes realmente bons.”
O programa é apoiado por várias organizações importantes, incluindo o Programa de Pesquisa Médica do Exército dos EUA, a NASA, a Autoridade de Pesquisa e Desenvolvimento Avançado Biomédico, os Institutos Nacionais de Saúde, a Administração de Alimentos e Medicamentos dos EUA, a Fundação Nacional de Ciência e o Fundo de Investimento Translacional do Escritório de Inovação da Texas A&M University.
