Incluso consideran que podría remplazar las pruebas en animales. Mide aproximadamente una pulgada de largo, dentro de su cuerpo de silicona incluye un pedazo de músculo cardíaco que responde a medicamentos cardiovasculares de la misma manera que lo hace dentro de un cuerpo humano.
El proyecto está financiado a través del chip de tejidos para la Selección de Medicamentos Initiative, una contribución puesta en marcha por los Institutos Nacionales de Salud para desarrollar en 3-D astillas de tejidos humanos que modelan la estructura y función de los órganos humanos.
“Básicamente, estos dispositivos podrían reemplazar el uso de animales para probar medicamentos por seguridad y eficiencia”, afirma Kevin Healy, profesor de ingeniería en la Universidad de California en Berkeley, quien encabezó el equipo de investigación que diseñó el dispositivo.
“Muchos de los medicamentos cardiovasculares dirigen esos canales, por lo que estas diferencias a menudo resultan en experimentos ineficientes y costosas que no ofrecen respuestas precisas acerca de la toxicidad de un fármaco en humanos”, menciona Healy.
Normalmente se necesita alrededor de $5 millones de dólares en promedio para desarrollar un medicamento, y el 60% de esa cantidad proviene de investigación y desarrollo. El uso de un modelo bien diseñado de un órgano humano podría reducir significativamente el costo y el tiempo de traer un nuevo medicamento al mercado.
Los dispositivos fueron creados usando músculos cardiacos cultivados en un laboratorio a partir de células madres inducidas; estas mismas pueden manipularse para crecer en distintos tipos de células.
Después, el equipo diseñó una estructura semejante con una geometría y espaciado similar al de la fibra del tejido conectivo de un corazón humano vivo.
Canales microfluidos son moldeados en silicona, en cualquiera de los lados de la matriz de la célula, actuando como vasos sanguíneos que imitan el intercambio de nutrientes y medicamentos con el tejido humano.
Las células comienzan a latir por sí solas en un lapso de 24 horas tras ser colocadas en la cámara, con un ritmo de 55 a 80 palpitaciones por minuto. Para poder poner a prueba el sistema, el equipo administró cuatro medicamentos cardiovasculares conocidos: isoproterenol, E-4031, verapamilo y metoprolol.
El tejido restante permanece funcional por varias semanas, permitiendo que cada matriz de células puedan utilizarse nuevamente con distintos medicamentos.
Investigadores podrían usar las células madres de sus pacientes para probar resultados con una variedad de medicamentos, permitiendo que los tratamientos sean más personalizados. Incluso se podría modificar para crear un modelo de enfermedades genéticas humanas.
El equipo planea más adelante determinar si el sistema cuenta con la posibilidad de enlazarse a otros órganos para crear un modelo de chip con interacciones entre varios, por ejemplo: un corazón en un chip y un hígado en un chip.
“Conectar el tejido cardíaco y el del hígado nos permitiría determinar si el medicamento funciona inicialmente en el corazón, pero que quizás al ser metabolizado por el hígado resulte siendo tóxico”, mencionó Healy.
