Dispositivo para diagnósticos más eficaces de trastornos sanguíneos

Los investigadores han desarrollado un dispositivo de microfluidos con células endoteliales fijadas para imitar las condiciones de flujo, celulares y vasculares dentro del cuerpo de un paciente, lo que podría ayudar a monitorizar la formación de coágulos de sangre, diagnosticar la eficacia de la terapia antiplaquetaria y prevenir la hemostasia disfuncional.

 

Cuando el endotelio vascular (tejido que reviste los vasos sanguíneos) está disfuncional, juega un papel importante en el desarrollo de muchas enfermedades, porque las células endoteliales son sensibles al flujo de sangre e interactúan con las células sanguíneas a través de moléculas de superficie. En la hemostasia normal, el endotelio evita la pérdida de sangre que podría poner en peligro la vida y la formación de coágulos de sangre, pero la disfunción o la inflamación puede dar lugar a una coagulación de la sangre aberrante que conduce a bloqueos o hemorragia.

 

“La coagulación anormal de la sangre y la activación de las plaquetas son los principales problemas de salud y las formas en que las estudian ahora están excesivamente simplificadas”, dijo el profesor, Donald Ingber, MD, PhD, director fundador del Instituto Wyss de Ingeniería Inspirada Biológicamente de la Universidad de Harvard (Boston, MA, EUA, http://wyss.harvard.edu). “Los médicos actualmente no tienen herramientas, para controlar la hemostasia, que tengan en cuenta interacciones fisiológicamente importantes entre las células endoteliales y la sangre que fluye”.

 

La interfaz fundamental entre las células endoteliales y la sangre circulante no ha sido replicada en un dispositivo de diagnóstico práctico, debido a las dificultades de incorporar las células endoteliales vivas en una herramienta de análisis robusta. En el nuevo estudio, un equipo del Instituto Wyss, dirigido por el Prof. Ingber ha descubierto que las células endoteliales no requieren estar “vivas” con el fin de conferir sus efectos sobre la coagulación de la sangre. Mediante el microdiseño de canales diminutos huecos revestidos por células endoteliales humanas químicamente fijas que imitan las condiciones de flujo, celulares y vasculares dentro del cuerpo de un paciente, un nuevo dispositivo desarrollado por el equipo podría supervisar la formación de coágulos de sangre y diagnosticar la eficacia de la terapia antiplaquetaria.

 

“Es un dispositivo bioinspirado que contiene la función endotelial de un paciente enfermo sin tener células vivas reales, y esto aumenta la robustez del dispositivo”, dijo el primer autor, Abhishek Jain, PhD, profesor asistente en la Universidad A & M de Texas, antiguamente un investigar postdoctoral en el Instituto Wyss.

 

Este diagnóstico para la coagulación sanguínea incluso se puede utilizar para estudiar los efectos de la inflamación endotelial sobre la formación de coágulos de sangre, que es de gran relevancia en los pacientes que sufren de aterosclerosis.

 

“Este es uno de los primeros ejemplos de cómo un sistema de cultivo de células de microfluidos podría tener valor adicional en el diagnóstico clínico”, dijo el coautor del estudio, Andries van der Meer, PhD, ex estudiante postdoctoral en el Instituto Wyss, y ahora profesor asistente en la Universidad de Twente, Holanda, “El uso de tejidos fijados químicamente que ya no están vivos ofrece un camino claro, de bajo riesgo hacia más pruebas y desarrollo de productos”.

 

Un estudio previo realizado por el Prof. Ingber y su equipo, había demostrado que recrear el aspecto físico y el flujo sanguíneo de la vasculatura dentro de los canales de microfluidos, les permitió predecir los tiempos precisos en que la sangre se podría coagular, con aplicaciones potenciales en la monitorización, en tiempo real, de los pacientes que reciben anticoagulantes por vía intravenosa con el fin de prevenir complicaciones tales como la apoplejía y la oclusión vascular. El nuevo dispositivo agrega otra capa de complejidad mediante la incorporación de la funcionalidad del endotelio vascular dentro de una herramienta de diagnóstico que puede ser fabricada, almacenada y enviada para su uso clínico, algo que no se consideraba posible.

 

“Nuestros esfuerzos para imitar el sistema vascular de una manera significativa dentro de un dispositivo de microfluidos ha dado lugar a dos vías de desarrollo de la tecnología”, dijo el profesor Ingber. “Juntos representan un nuevo conjunto de microdispositivos fisiológicamente relevantes”.

 

El estudio, realizado por Jain A et al, fue publicado en Internet el 27 de julio de 2016, en la revista Biomedical Microdevices.

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