Os vasos sanguíneos humanos não são nada simples. Eles dobram, ramificam, estreitam e se expandem, criando caminhos complexos que afetam a forma como o sangue se move pelo corpo. No entanto, durante muito tempo, os modelos de laboratório trataram os vasos sanguíneos como tubos retos e uniformes. Embora úteis, estes desenhos simplistas não conseguiram reflectir as condições em que muitas doenças vasculares realmente se desenvolvem.
Para representar melhor a verdadeira estrutura dos vasos sanguíneos humanos, pesquisadores do Departamento de Engenharia Biomédica da Texas A&M University criaram um sistema personalizável de vaso em um chip. A nova abordagem permite aos cientistas estudar doenças vasculares de forma mais realista e fornece uma plataforma poderosa para testar novos medicamentos.
Os chips de vasos são dispositivos microfluídicos projetados para replicar vasos sanguíneos humanos em uma escala muito pequena. Eles podem ser adaptados a pacientes individuais e oferecem uma maneira de estudar o fluxo sanguíneo e avaliar possíveis tratamentos sem o uso de animais. Jennifer Lee, estudante de mestrado em engenharia biomédica, trabalhou no laboratório do Dr. Abhishek Jain para desenvolver um chip de vaso avançado capaz de reproduzir a ampla gama de formas observadas em vasos sanguíneos reais.
“Existem vasos ramificados ou aneurismas que se dilatam repentinamente, seguidos de estenose que estreita os vasos. Todos esses diferentes tipos de vasos causam mudanças significativas nos padrões de fluxo sanguíneo, e o interior de um vaso sanguíneo depende do nível de tensão de cisalhamento causado por esses padrões de fluxo”, disse Lee. “Isso é o que queríamos modelar.”
Avançando além dos projetos de embarcações simples
O trabalho de Lee baseia-se em pesquisas anteriores no mesmo laboratório. Apenas alguns anos antes, seu mentor e ex-aluno de pós-graduação, Dr. Tanmai Mathur, havia desenvolvido um projeto simples de navio em um chip. Ambos os projetos foram realizados no Laboratório de Microssistemas Translacionais Bioinspirados sob a direção de Jain, que é professor assistente e membro do corpo docente de Barbara e Ralph Cox ’53 em Engenharia Biomédica. A pesquisa de Lee foi publicada em Laboratório em um chip e aparecerá na capa da edição de maio de 2025 da revista.
“Agora podemos começar a estudar doenças vasculares de uma forma que nunca pudemos antes”, disse Jain. “Você não apenas pode tornar essas estruturas complexas, mas também colocar material celular e tecidual nelas e torná-las vivas. Esses são os locais onde as doenças vasculares se desenvolvem com mais frequência, portanto, compreendê-las é muito importante.”
Da pesquisa de graduação à pesquisa publicada
Lee ingressou no laboratório de Jain enquanto ela ainda era uma estudante honorária em busca de experiência prática em pesquisa. Na época, ela não estava familiarizada com a tecnologia de órgão em chip. À medida que aprendeu mais sobre o campo, ela ficou interessada em seu impacto potencial em futuras pesquisas médicas. Esse interesse a levou a seguir um programa acelerado de mestrado em ciências.
“Jennifer demonstrou persistência, curiosidade e criatividade, e entrou em projetos de pesquisa muito rapidamente. Nosso programa acelerado permite que estudantes como Jennifer se envolvam em pesquisas de alto impacto e alto risco, não apenas realizando um projeto de pesquisa, mas acompanhando-o até os resultados e a publicação”, disse Jain.
Complexidade crescente de microcircuitos de vasos vivos
Embora o atual projeto de vaso em um chip ofereça uma visão mais realista dos vasos sanguíneos, a equipe de pesquisa planeja continuar o trabalho. Até agora, o modelo de Lee inclui apenas células endoteliais – ou as células que constituem o revestimento dos vasos sanguíneos – mas versões futuras poderão incluir tipos de células adicionais. A inclusão dessas células permitiria aos pesquisadores compreender melhor como os diferentes tecidos interagem entre si e com o sangue.
“Estamos progredindo e criando o que chamamos de quarta dimensão de órgãos em um chip, onde nos concentramos não apenas nas células e no fluxo, mas também nesta interação de células e fluxo em estados arquitetônicos mais complexos, o que é uma nova direção neste campo”, disse Jain.
Desenvolvendo habilidades além do laboratório
Juntamente com sua experiência em pesquisa técnica, Lee diz que o ambiente do laboratório a ajudou a desenvolver habilidades práticas que vão além do acadêmico. Trabalhando ao lado de colegas, bolsistas de graduação e pós-doutorado, ela ganhou experiência em colaboração, comunicação e resolução de problemas.
“É um ambiente muito bom para interagir não apenas com colegas, mas também com bolsistas de graduação e pós-doutorado”, disse ela. “Você pode aprender trabalho em equipe, comunicação e ética de trabalho e simplesmente tentar coisas diferentes. Acho que os alunos têm uma experiência muito valiosa. Temos ótimos laboratórios de pesquisa para professores.”
O projeto recebeu apoio de várias organizações importantes, incluindo o Programa de Pesquisa Médica do Exército dos EUA, a NASA, o Escritório de Pesquisa e Desenvolvimento Biomédico Avançado, os Institutos Nacionais de Saúde, a Administração de Alimentos e Medicamentos dos EUA, a Fundação Nacional de Ciência e o Escritório de Inovação e Fundos de Investimento Translacional da Texas A&M University.
