Inventan un órgano en un chip en 3D para poder tratar enfermedades//They invent an organ in a 3D chip to be able to treat diseases


Varios investigadores han desarrollado un ‘órgano en un chip’ tridimensional que permite la monitorización continua en tiempo real de las células y podría usarse para desarrollar nuevos tratamientos para enfermedades mientras reduce la cantidad de animales utilizados en la investigación. El dispositivo, que incorpora células dentro de un transistor 3D hecho de un material similar a una esponja suave inspirado en la estructura del tejido nativo, brinda a los científicos la capacidad de estudiar las células y los tejidos de nuevas maneras.

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Al permitir que las células crezcan en tres dimensiones, el dispositivo imita con mayor precisión la forma en que las células crecen en el cuerpo. Los científicos afirman que su dispositivo podría modificarse para generar múltiples tipos de órganos, como por ejemplo: un hígado o un corazón en un chip, lo que finalmente lleva a un cuerpo en un chip que simularía cómo diversos tratamientos afectan al cuerpo como un todo.

Tradicionalmente, los estudios biológicos se han realizado y se realizan en placas de Petri, donde se cultivan tipos específicos de células en una superficie plana. Aunque muchos de los avances médicos realizados se originaron en las placas de Petri, estos entornos bidimensionales no representan con precisión los entornos tridimensionales nativos de las células humanas y, de hecho, pueden llevar a información engañosa y fallos de fármacos en ensayos clínicos.

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“Los modelos celulares bidimensionales han sido muy útiles para la comunidad científica, pero ahora necesitamos pasar a modelos celulares tridimensionales para desarrollar la próxima generación de terapias”, apunta el autor principal del estudio, Róisín Owens, del Departamento de Ingeniería Química y Biotecnología de Cambridge. “Los cultivos celulares tridimensionales pueden ayudarnos a identificar nuevos tratamientos y saber cuáles evitar, si podemos monitorizarlos con precisión”, dice el doctor Charalampos Pitsalidis, científico postdoctoral en el Departamento de Ingeniería Química y Biotecnología.

Ahora, los cultivos de células y tejidos en 3D son un campo emergente de la investigación biomédica, que permite a los científicos estudiar la fisiología de los órganos y tejidos humanos en formas que antes no eran posibles. Sin embargo, aunque se pueden generar estos cultivos en 3D, no se ha desarrollado bien la tecnología que evalúa con precisión su funcionalidad en tiempo real. La mayoría de las células de nuestro cuerpo se comunican entre sí mediante señales eléctricas, por lo que, para monitorizar los cultivos celulares en el laboratorio, se necesita conectarles electrodos.

Los electrodos son bastante torpes y difíciles de unir a los cultivos celulares, por lo que decidimos cambiar todo el asunto y colocar las células dentro del electrodo. El dispositivo que han desarrollado se basa en un “andamio” de una esponja de polímero conductor, configurado en un transistor electroquímico. Las células se cultivan dentro del andamio y todo el dispositivo se ubica dentro de un tubo de plástico a través del cual pueden fluir los nutrientes necesarios para las células.

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El uso del suave electrodo de esponja en lugar de un electrodo de metal rígido tradicional proporciona un entorno más natural para las células y es clave para el éxito de la tecnología de órgano en un chip para predecir la respuesta de un órgano a diferentes estímulos. Es necesario desarmar por completo otro órgano en un dispositivo de chip para monitorizar la función de las células, pero como el diseño dirigido por Cambridge permite el control continuo en tiempo real, es posible realizar experimentos a largo plazo sobre los efectos de diversas enfermedades y potenciales tratamientos.

“Con este sistema, podemos controlar el crecimiento del tejido y su salud en respuesta a medicamentos externos o toxinas -señala Pitsalidis-. Además de las pruebas de toxicología, también podemos inducir una enfermedad particular en el tejido y estudiar los mecanismos clave involucrados en esa patología o descubrir los tratamientos adecuados”. Los investigadores planean usar su dispositivo para desarrollar un ‘intestino en un chip’ y conectarlo a un ‘cerebro en un chip’ para estudiar la relación entre el microbioma intestinal y la función cerebral como parte del proyecto IMBIBE, financiado por el Consejo Europeo de Investigación.

Fuente: https://www.20minutos.es/noticia/3478446/0/organo-chip-3d-tratamientos-enfermedades/

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Several researchers have developed a three-dimensional ‘organ on a chip’ that allows continuous real-time monitoring of cells and could be used to develop new treatments for diseases while reducing the amount of animals used in the research. The device, which incorporates cells into a 3D transistor made of a soft sponge-like material inspired by the structure of native tissue, gives scientists the ability to study cells and tissues in new ways.

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By allowing cells to grow in three dimensions, the device more accurately mimics the way cells grow in the body. Scientists claim that their device could be modified to generate multiple types of organs, such as: a liver or a heart on a chip, which eventually leads to a body on a chip that would simulate how various treatments affect the body as a whole.

Traditionally, biological studies have been performed and performed on Petri dishes, where specific types of cells are grown on a flat surface. Although many of the medical advances made originated in Petri dishes, these two-dimensional environments do not accurately represent the three-dimensional environments native to human cells and, in fact, can lead to misleading information and drug failures in clinical trials.

microchips-que-se-comportan-como-organos-humanos-elegidos-el-diseno-del-ano.jpg“Two-dimensional cellular models have been very useful for the scientific community, but now we need to move on to three-dimensional cellular models to develop the next generation of therapies,” says the study’s lead author, Róisín Owens, of the Department of Chemical Engineering and Biotechnology at Cambridge . “Three-dimensional cell cultures can help us identify new treatments and know which ones to avoid, if we can monitor them accurately,” says Dr. Charalampos Pitsalidis, a postdoctoral scientist in the Department of Chemical Engineering and Biotechnology.

Now, 3D cell and tissue cultures are an emerging field of biomedical research, which allows scientists to study the physiology of human organs and tissues in ways that were not possible before. However, although these crops can be generated in 3D, the technology that accurately evaluates their functionality in real time has not been well developed. Most of the cells in our body communicate with each other by electrical signals, so, to monitor cell cultures in the laboratory, electrodes need to be connected.

The electrodes are quite clumsy and difficult to bind to cell cultures, so we decided to change the whole thing and place the cells inside the electrode. The device they have developed is based on a “scaffold” of a conductive polymer sponge, configured in an electrochemical transistor. The cells are grown within the scaffold and the entire device is located inside a plastic tube through which the necessary nutrients for the cells can flow.

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The use of the soft sponge electrode instead of a traditional rigid metal electrode provides a more natural environment for cells and is key to the success of organ technology on a chip to predict an organ’s response to different stimuli. It is necessary to completely disassemble another organ in a chip device to monitor the function of the cells, but since the Cambridge-directed design allows continuous real-time control, it is possible to conduct long-term experiments on the effects of various diseases and potentials. treatments

“With this system, we can control tissue growth and health in response to external medications or toxins,” says Pitsalidis. “In addition to toxicology tests, we can also induce a particular disease in the tissue and study the key mechanisms involved in that pathology or discover the right treatments. ” The researchers plan to use their device to develop a ‘bowel on a chip’ and connect it to a ‘brain on a chip’ to study the relationship between the intestinal microbiome and brain function as part of the IMBIBE project, funded by the European Research Council .

Source: https://www.20minutos.es/noticia/3478446/0/organo-chip-3d-tratamientos-enfermedades/

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