La experimentación con animales es un protocolo establecido desde hace mucho tiempo en los programas de descubrimiento de fármacos, pero esta metodología, que dista mucho de ser fiable, plantea problemas sistémicos. De hecho, solo el 10% de los fármacos que pasan de la experimentación con animales a los ensayos clínicos con seres humanos tienen éxito.
Estos bajos rendimientos aumentan el tiempo y los gastos necesarios para llevar los productos farmacéuticos al mercado, lo que alimenta las quejas de las aseguradoras y los organismos gubernamentales sobre las estructuras de precios de la industria. Además, los seres humanos se han vuelto más sensibles a la difícil situación de los sujetos de prueba animales, lo que da a la industria farmacéutica una mala imagen moral.
En consecuencia, los investigadores académicos e industriales han buscado durante mucho tiempo un sistema mejor y ahora parece que la tan esperada viabilidad de la tecnología microfluídica en las pruebas de medicamentos se ha convertido en una opción pionera para reemplazar las pruebas con animales.
Órgano en un chip
Los dispositivos microfluídicos pueden crear un microambiente controlado que, en esencia, duplica la fisiología y la función de un órgano al revestir los diminutos canales del dispositivo con células de órganos y vasos sanguíneos humanos. Luego, se introducen los medicamentos en el ecosistema, de modo que se pueden observar interacciones específicas. Se pueden recopilar datos sobre toxicidad y otros efectos y ahora la FDA está aceptando este tipo de datos en lugar de los datos de pruebas con animales.
Muchos grupos han demostrado el funcionamiento de diversas plataformas de Organ On A Chip, desde los pulmones del Laboratorio Nacional de Los Álamos hasta las córneas de la Universidad de Hong Kong. Se ha demostrado que el valor predictivo de los Organ-Chips en el sistema de pruebas de drogas es viable, lo que hace que el método avance hacia la aceptación generalizada.
Corazón en un chip
El Dr. Darwin Reyes-Hernandez, ingeniero biomédico del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) en la División de Microsistemas y Nanotecnología del Laboratorio de Medición Física (PML), y su equipo acaban de publicar avances emocionantes en la tecnología Heart on a Chip. El artículo de la revista Lab on a Chip describe el uso de la tecnología de microfluidos para recrear las condiciones de un infarto de miocardio con el fin de desarrollar tratamientos biotecnológicos. Lo que comúnmente se conoce como un "ataque cardíaco" es la muerte de las células cardíacas debido a la falta de suministro de sangre.
Curiosamente, al igual que ocurre con el tejido hepático, los nuevos avances están demostrando que las células cardíacas se regeneran con éxito, lo que conduce a mejores resultados para los pacientes. Heart on a Chip acelera la recopilación de datos para demostrar la eficacia del tratamiento y acelerar las aprobaciones de la FDA para ensayos en humanos.
La nueva plataforma del NIST
El corazón en un chip del NIST también se fabrica en un nuevo tipo de plataforma. El Dr. Reyes-Hernández explica que al miniaturizar el sistema microfluídico, pueden reducir las distancias que deben recorrer las células, lo que permite detectar interacciones con medios externos en un tiempo mucho más rápido. Mediante un novedoso concepto de diseño de pocillos transversales, las células pueden quedar atrapadas en la parte superior e inferior de la membrana del dispositivo microfluídico a una distancia de aproximadamente 11 micrones.
En la fabricación de la plataforma se utilizan electrodos de oro de 10 micrones de ancho que se utilizan para las mediciones de impedancia. El proceso puede medir en tiempo real el movimiento continuo de las células, lo que también es importante en la investigación del cáncer.
“Afortunadamente”, señala el Dr. Reyes-Hernández, “tenemos acceso a NIST NanoFab, una fábrica de fotolitografía in situ que permite a nuestro equipo crear las microestructuras necesarias para el nuevo diseño de la plataforma microfluídica. La fabricación avanzada ha permitido el avance de una solución de alta velocidad para los tratamientos de una de las principales enfermedades letales del mundo”.
Fabricación avanzada a microescala
El NIST fomenta la innovación con herramientas de fabricación avanzadas de última generación como NanoFab. Para los grupos que no cuentan con recursos in situ y necesitan una fabricación de alta resolución en el rango de 1 a 200 micrones, Potomac Photonics puede ayudar a crear soluciones de miniaturización con láser UV y micromecanizado CNC. Nuestra capacidad de producción de prototipos a gran escala también crea prototipos diseñados para la fabricación, lo que garantiza un rápido lanzamiento al mercado y una escalabilidad inmediata.
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