Los ingenieros han usado tecnología microfluídica para crear una "placenta en un chip" que modela cómo los compuestos pueden pasar de una madre a un feto.
"Estoy interesada en la microfluídica y me ha entusiasmado usar la tecnología para comprender lo que sucede en el entorno celular y dentro del cuerpo", dijo Nicole Hashemi, profesora asociada de ingeniería mecánica en la Universidad Estatal de Iowa y líder deEste proyecto "analizamos diferentes órganos y decidimos desarrollar un modelo de placenta porque no hay muchos estudios sobre este importante órgano temporal".
La placenta se desarrolla dentro del útero de una mujer durante el embarazo. A través del cordón umbilical, proporciona oxígeno y nutrientes al feto y elimina los desechos del torrente sanguíneo fetal.
Los modelos animales de la placenta no se traducen bien en la salud humana, dijo Hashemi. Y debido a la naturaleza temporal de la placenta, no ha habido muchos estudios en humanos. Los que se han realizado han mostrado resultados inconsistentes.
El modelo de placenta de los ingenieros se describe en un artículo publicado en línea por la revista científica Desafíos globales publicado por John Wiley & Sons Inc. Hashemi es el autor correspondiente. Los coautores son Rajeendra Pemathilaka y Saurabh Aykar, estudiantes de posgrado en ingeniería mecánica del estado de Iowa; Jeremy Caplin, un ex estudiante de posgrado del estado de Iowa ahora en Georgia Tech; y RezaMontazami, profesor asociado de ingeniería mecánica del estado de Iowa.
El documento también aparecerá en la portada de una edición impresa de la revista.
Una subvención de la Oficina de Investigación Naval y un Premio Joven Investigador a Caplin de la compañía Lush apoyó el desarrollo del modelo de placenta.
Hashemi dijo que tomó cuatro años de trabajo desafiante llegar a un modelo que funcionara. Primero, los ingenieros tuvieron que diseñar la microfluídica; finalmente decidieron un modelo con dos microcanales de solo 100 millonésimas de metro de altura y 400 millonésimas deun metro de ancho. Luego tuvieron que descubrir cómo cultivar células de manera efectiva a ambos lados de una membrana porosa y biocompatible que separaría los dos canales y representaría la barrera placentaria. También tuvieron que identificar el compuesto correcto para probar usando el modelo.podían entender el transporte del lado materno al fetal.
Los ingenieros decidieron tomar cafeína para su estudio inicial.
Es una pregunta médica relevante: debido a los efectos desconocidos de la ingesta de cafeína materna en el feto, las autoridades sanitarias como la Organización Mundial de la Salud han recomendado restringir la ingesta de cafeína durante el embarazo.
También es una pregunta importante para Hashemi: "Tomo mucho té", explicó, una taza de té sentada en el escritorio de su oficina. "Esto es personal para mí".
¿Y la cafeína del té o café de la madre llega al torrente sanguíneo del bebé? Las pruebas con el modelo dicen que parte de ella sí lo hace.
Los ingenieros introdujeron una concentración de cafeína de 0.25 miligramos por mililitro, una concentración considerada segura por las pautas de la Administración de Drogas y Alimentos de los EE. UU. En el lado materno del modelo durante una hora y luego monitorearon los cambios durante 7.5 horas, según el documentoA las seis horas y media, el lado materno alcanzó una concentración constante de cafeína de 0.1513 miligramos por mililitro y el lado fetal alcanzó una concentración constante de 0.0033 después de cinco horas.
Ahora que han demostrado su tecnología, Hashemi dijo que el modelo se está utilizando con socios de investigación en la Facultad de Medicina de la Universidad Estatal de Ohio para estudiar cómo se mueven los diferentes medicamentos a través de la barrera placentaria.
También ha habido interés en estudiar cómo se transportan las toxinas ambientales de la madre al feto, dijo. Los estudios futuros podrían incluir la personalización de la tecnología, en realidad ajustar el modelo con células de una madre o un feto para ayudar a recetar medicamentos o dosis. Ytal vez algún día los investigadores podrían estudiar los efectos del transporte placentario de productos químicos y compuestos en células individuales.
"Estamos tratando de modelar la placenta real", dijo Hashemi. "Ahora que tenemos esta tecnología de placenta en un chip, podemos colaborar con investigadores que trabajan en todo tipo de proyectos".
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Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Iowa . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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