SkinChip: Dispositivo de microfluídica inovador baseado em celulose capaz de suportar a modelação 3D de pele

Enquadramento

Ao longo do tempo, diferentes investigadores têm tentado recriar a natureza, de forma a oferecer soluções para problemas do dia-a-dia. À medida que visões futuristas e a própria ficção se aproximam da realidade, estes conceitos inovadores são redefinidos para responder a necessidades práticas. Um conceito particularmente fascinante é a criação de órgãos-on-chip, em perfeita sinergia entre complexidade e miniaturização. Estes surgem como uma evolução natural de sistemas convencionais de cultura 3D, cujo objetivo não é substituir os órgãos em si, mas projetar chips tão realistas que são capazes de replicar o suficiente dos recursos e funções de um órgão, de tal forma que estes sistemas possam ser utilizados em investigação fundamental ou aplicada.

O Projeto

O presente projeto tem como objetivo apresentar, pela primeira vez, um sistema à base de celulose, inovador, de baixo custo, seguro, descartável, sustentável, capaz de suportar o crescimento de um modelo funcional de pele. Dado o interesse duradouro neste tipo de modelos em particular, a investigação centrada na concepção de sistemas de pele-on-chip tem vindo a crescer. Estes sistemas são direcionados para possibilitar a investigação de funções e interações deste tecido, estudar a sua fisiologia normal ou em condições de patologia, ou até mesmo contribuir na descoberta de novos materiais e princípios activos. Hoje em dia, já foram propostas diversas abordagens para estes sistemas avançados de pele.

No âmbito deste projeto a equipa de SkinChip irá unir-se para desenvolver um dispositivo de pele-on-chip, tendo como objectivo simplicidade técnica e eficácia, com base em materiais de baixo custo e tecnologias amplamente disponíveis. Assim, no âmbito deste projeto, vão ser exploradas celuloses de origens diversas, nomeadamente celulose vegetal (papel) e celulose bacteriana. Estes materiais servirão de base para a construção de uma plataforma de microfluídica (que é definida como a ciência e tecnologia de sistemas que manipulam e estudam pequenas quantidades de fluidos), utilizando a tecnologia lab-on-paper , para a introdução de estímulos externos (elétricos ou mecânicos), e para apoiar o crescimento (multi)celular de pele.

Por outro lado, a simplicidade tecnológica do dispositivo aqui apresentado permite portabilidade, facilidade de processos, mas também acessibilidade. Para abordar estas questões, a equipa propõe uma estratégia dividida em cinco tarefas complementares, que englobam a produção, modificação e caracterização aprofundada de substratos à base de celulose, plataformas microfluídicas e um modelo funcional de pele. Deste modo, este projecto tenta responder a desafios de tecnologia e (bio)engenharia, com recurso a materiais naturais e técnicas inesperadas para produzir um chip de baixo custo, capaz de suportar o crescimento de pele, que servirá como um modelo para estudos fundamentais e aplicados. Assim, resultados inovadores associados com as ações deste projeto incluem o uso de celulose para construir dispositivos microfluídicos capazes de sustentar um modelo de pele funcional, com aplicação simultânea de estímulos externos favoráveis.

A Parceria

Para dar resposta aos desafios aqui apresentados, este projeto une uma equipa multidisciplinar e meritória. O parceiro CEB-UM (Centro de Engenharia Biológica – Universidade do Minho), oferecem os seus conhecimentos em processamento e caracterização de materiais de origem natural, com capacidade de conferir à celulose as propriedades necessárias para a construção do dispositivo aqui apresentado. A equipa do CENIMAT-I3N (Centro de Investigação de Materiais (Lab. Associado I3N) da Universidade Nova) irá trabalhar em sinergia com o CEB-UM para projetar e construir o componente acelular do chip, incluindo o sistema de microfluídica. Para isso, CENIMAT-I3N oferece conhecimento consolidado em microfluídica em papel, com recurso a tecnologia de lab-on-paper. A equipa do INEB (Instituto Nacional de Engenharia Biomédica) apresenta a capacidade necessária para construir um modelo funcional de pele, contando com a sua experiência em biomateriais e regeneração de tecidos, incluindo pele.

Em declarações ao COMPETE 2020  Anabela Alves, investigadora e responsável pelo projeto SkinChip, sublinhou o impato do financiamento obtido:

"O impacto do Compete 2020 na evolução deste projeto revela-se a vários níveis. Numa primeira perspectiva global permitiu a união de três equipas nacionais independentes, a trabalhar em áreas diversas. Esta parceria multidisciplinar revela-se imprescindível e catalisadora na tradução das ideias do nosso projeto. Por outro lado, e numa perspectiva prática, este financiamento tem vindo a permitir a operacionalização das nossas ideias, suprimindo as necessidades identificadas, quer a nível de recursos materiais quer a nível de recursos humanos.

Por fim, o apoio do Compete 2020 é também um impulso de melhoria contínua, no fazer mais e cada vez melhor."

O Apoio do COMPETE 2020

O projeto é promovido pela Universidade do Minho em parceria com o Instituto de Desenvolvimento de Novas Tecnologias (UNINOVA) e o Instituto Nacional de Engenharia Biomédica (INEB) e a conta com o apoio do COMPETE 2020 no âmbito do Sistema de Apoio à Investigação Científica e Tecnológica, envolvendo um investimento elegível de 180 mil euros o que resultou num incentivo FEDER de cerca de 125 mil euros.