Montante envolvidos:
Investimento total: 180.000,00€
Universidade do Minho 59.832,00€
Apoio FEDER: 50.857,20€
Apoio OE: 8.974,80€
UNINOVA – Instituto de Desenvolvimento de Novas Tecnologias
62.184,20€
Apoio FEDER: 24.873,60€
Apoio OE: 37.310,40€
INEB - Instituto Nacional de Engenharia Biomédica 57.984,00€
Apoio FEDER: 49.286,40€
Apoio OE: 8.697,60€
Localização do projeto: Norte e Lisboa, Portugal
Síntese do projeto:
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. Uma 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 ultilizados em investigação fundamental ou aplicada (1).
O presente projeto tem como objetivo apresentar, pela primeira vez, um sistema à base de celulose, inovador, de baixo custo, seguro, descartável, sustentável, caracterizado por possuir múltiplos poços, tipo microplaca, alimentados por canais de microfluídica, 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. Mas à medida que esta tecnologia evolui, surgem diversos desafios técnicos, particularmente relacionados com os materiais normalmente utilizados para a concepção e montagem de sistemas de microfluídica, nomeadamente polidimetilsiloxano (PDMS). Apesar das inúmeras vantagens deste polímero para aplicação em microfluídica, a sua elevada permeabilidade, absorção de compostos orgânicos e necessidade de recorrer a equipamentos e técnicas especializadas, refletem as limitações que dificultam a utilização de PDMS em sistemas de órgão-on-chip. Por outro lado, fatores como robustez técnica, manipulação de amostras, processamento, coleta e análise são áreas que exigem inovação. Neste contexto, as competências e interesses complementares da equipa de SkinChip irão 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, utilizando a tecnologia lab-on-paper (2), para a introdução de estímulos externos (elétricos ou mecânicos), e para apoiar o crescimento (multi)celular de pele. A nossa visão deste dispositivo visa o controlo de cada parte que compõe o sistema complexo global, incluindo controlo dinâmico de gradientes, garantindo um mimetismo de vascularização fisiológica, introduzir estímulos favoráveis e permitir a co-cultura de células de pele e apêndices. 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, em matriz de pectina, com aplicação simultânea de estímulos externos favoráveis.
Para dar resposta aos desafios aqui apresentados, este projeto une uma equipa multidisciplinar e meritória. O parceiro CEB-UM, incluindo a IR, 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 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 apresenta a capacidade necessária para construir um modelo funcional de pele, contando com a sua experiência em biomateriais e regeneração de tecidos, incluindo pele.
