Els microporus obren camí a la investigació d'infeccions

Una nova tecnologia permet crear entorns d'òrgans-en-xip més realistes, permetent un millor transport de cèl·lules i de partícules que simulen microorganismes.

Un nou estudi ofereix una manera potent d'estudiar infeccions en entorns que imiten molt de prop els òrgans humans. L'estratègia, provada en un model de medul·la òssia-en-chip, va ser desenvolupada per personal investigador del Institut de Salut Global de Barcelona (ISGlobal), l'Institut de Recerca Germans Trias i Pujol (IGTP), el Instituto de Investigaçao e Innovaçao em Saúde (I3S) de l'Universitat de Porto, i l'Institut de Nanociència i Nanotecnologia de l'Universitat de Barcelona (IN2UB), com a part del projecte HIDDENVIVAX, finançat per la Fundació "la Caixa".

Algunes malalties infeccioses, com la malària, la leishmaniosi o el VIH, estableixen infeccions cròniques i latents en zones del cos molt difícils d'aconseguir i estudiar, com la medul·la òssia. Aquests reservoris ocults permeten que el patogen eviti les respostes immunitàries i els tractaments farmacològics. També dificulten que els científics puguin observar directament què passa als pacients, tant per raons tècniques com ètiques.

Per superar aquest repte, la comunitat científica recorre cada cop més a la tecnologia d'"òrgan-en-chip": petits dispositius en què es cultiven cèl·lules humanes per imitar l'estructura i el comportament dels òrgans al laboratori. Aquests chips solen contenir gels que reprodueixen l'entorn tridimensional dels nostres teixits. "Tanmateix, molts d'aquests gels són massa densos, cosa que dificulta el pas de microbis i cèl·lules immunitàries, i el moviment és essencial per recrear com es desenvolupen realment les infeccions", explica l'investigador ICREA Hernando del Portillo, que dirigeix el grup 'Plasmodium vivax i exosomas' (PvREX) i que va liderar l'estudi juntament amb Aurora Hernández-Machado, del grup de Física de la Matèria Condensada de la Universitat de Barcelona, i Cristina Barrias, de l'Institut I3S de la Universitat de Porto.

Millor creixement, organització i moviment

En aquest estudi, l'equip va desenvolupar un nou tipus de gel porós que resol aquest problema. Van barrejar petites partícules d'alginat removibles al gel; un cop el gel es va solidificar, van dissoldre aquestes partícules, deixant una xarxa de porus diminuts i interconnectats. "Això facilita enormement que les cèl·lules -i els microorganismes- es desplacin pel gel", comenta la coautora Carmen Fernández-Becerra, investigadora a ISGlobal i IGTP.

Quan es va provar en un model de medul·la òssia-en-chip, el nou material va permetre un millor creixement i organització dels diferents tipus de cèl·lules de la medul·la òssia. També va afavorir la formació d'estructures similars a vasos sanguinis, permetent un flux més eficient de fluids i partícules que simulen microorganismes.

"Els microgels d'alginat utilitzats aquí permeten dissenyar de manera reproducible sistemes que modelen fidelment els processos d'infecció", afirma Hernando del Portillo. A més, aquests sistemes poden ajudar a reduir la necessitat d'estudis en animals.

Aquesta estratègia, que es pot aplicar a diferents tipus de sistemes d'òrgans-en-chip, ofereix una eina valuosa per modelar malalties, estudiar les interaccions hoste-patógen i explorar possibles intervencions terapèutiques.

Referència

Caires HR, Fernández-Castillo O, Sima N et al. Advancing Organ-on-Chip Models With a Sacrificial Granular Hydrogel Strategy for Enhanced Permeability and Biomimicry. Small Methods 2025, e00652. DOI: 10.1002/smtd.202500652