Dispositivo microfluídico que interliga uma membrana seletivamente permeável e uma rede vascular 3D para o desenvolvimento in vitro de uma barreira anátomo-funcional
Plataforma microfluídica 3D com uma rede de vasos sanguíneos biomiméticos (CVN) que replica rede vascular coróide coberta por uma membrana de Bruch (BrM) modificada.
Contexto
A degeneração macular relacionada com a idade (DMRI) é uma doença oftalmológica crónica multifactorial e a principal causa de cegueira em milhões de pessoas idosas em todo o mundo. Nos doentes com AMD, ocorrem várias alterações morfológicas e estruturais no epitélio do pigmento da retina (RPE), na membrana de Bruch (BrM), e na choriocapilaris, resultando na perda progressiva da visão. Atualmente, a patogénese exata da doença continua a ser pouco compreendida. Como resultado, não existem tratamentos eficazes para travar ou inverter a sua progressão. Para investigar o processo fisiopatológico subjacente à DMRI e validar novos candidatos a medicamentos, foram propostos vários modelos in vitro, mas estes estão limitados a um único tipo celular e carecem de realismo fisiológico e de grande valor preditivo.
Este dispositivo imita a interface ocular composta por Rede Vascular Coróide (CVN) e RPE, satisfazendo, assim, a necessidade de um sistema tecnológico BrM multifacetado que pode ser aplicado na indústria farmacêutica.
Sobre a tecnologia
Um protótipo da presente invenção do tipo “organ-on-a-chip” foi validado no laboratório para o desenvolvimento in vitro da barreira hemato-retiniana (Figura 1). Nomeadamente, para imitar o CVN, foi concebida uma rede de microfluidos a partir de tomografias de coerência ótica realizadas na retina humana, e fabricadas em polidimetilsiloxano (PDMS) através de um novo método de fabrico estabelecido para proporcionar uma alternativa económica e economizadora de tempo às técnicas litográficas comuns. As superfícies interiores dos canais microfluídicos foram subsequentemente revestidas com gelatina quimicamente reticulada para promover a adesão celular e a cultura a longo prazo. Foram realizados com sucesso testes de perfusão para validar a plataforma global dos microfluidos. Este dispositivo microfluídico foi então testado: células endoteliais vasculares umbilicais humanas (HUVECs) foram cultivadas nos substratos de gelatina PDMS para avaliar a adesão e proliferação celular em condições estáticas. Foi demonstrado que os HUVECs aderem e proliferam nos substratos gelatinosos de PDMS.
Em paralelo, tapetes de gelatina do tipo electrospun e tapetes do tipo electrospun revestidos com GelMA foram produzidos em cima de filmes PDMS e testados para cultura de células hESc-RPE. Estas células foram capazes de aderir e formar monocamadas completas de pequenos cálculos.
Figura 1: Modelo in vitro 3D da barreira ocular posterior modificada. A) Esquema do modelo in vitro, no qual todas as partes funcionais são ilustradas. Uma vez montada a membrana de Bruch e a rede vascular microfluídica (MVN), a estrutura completa permitirá a co-cultura de células endoteliais e células RPE num ambiente dinâmico mais semelhante ao natural. B) Partes desmoldadas do protótipo final do bioreactor. C) Protótipo do biorreator montado com o sistema de fecho e a estrutura de suporte.
Estágio de Desenvolvimento
Technology Readiness Level (TRL): 3 – Prova de conceito experimental.
Vantagens
A retina é uma estrutura complexa e difícil de reproduzir in vitro. Investigadores e empresas farmacêuticas são então limitados a modelos in vitro simplificados ou à utilização de modelos animais. O nosso dispositivo imita a interface ocular composta por CVN e RPE, satisfazendo assim a necessidade de um sistema tecnológico BrM multifacetado.
Aplicações
Este modelo da barreira hemato-retiniana pode ser utilizado no rastreio de medicamentos para a DMRI ou outras doenças da retina, por empresas que operam nos sectores biomédico, farmacológico e biotecnológico.
Propriedade intelectual
- IT102021000032849 (Data de prioridade: 29/11/2021).
Oportunidade
A presente invenção tem o seguinte potencial económico:
- Estabelecimento de uma start-up inovadora em biotecnologia e bioengenharia;
- Obtenção das receitas da venda da patente a empresas que operam nos sectores biomédico, farmacológico e biotecnológico;
- Atração de investidores no campo da biotecnologia da bioengenharia;
- Obtenção das receitas da concessão da licença (exclusiva ou não exclusiva) da patente para fins acordados com terceiros.
NOVA Inventors
Sandra Tenreiro
Miguel Seabra
