Investigadores del Instituto de Tecnología de Harbin en China han desarrollado un chip de estilo microfluídico que modela los alvéolos presentes en nuestras vías respiratorias. Los diminutos sacos de aire de nuestros pulmones son cruciales para el intercambio de gases, pero pueden ser difíciles de estudiar y modelar. Una mejor comprensión de los patrones del flujo de aire en estas estructuras podría ser muy útil para informar el diseño de medicamentos inhalables, comprender las amenazas respiratorias en forma de partículas contaminantes inhaladas y también para comprender las enfermedades respiratorias. Este nuevo dispositivo modela un punto de ramificación de las vías respiratorias utilizando un polímero flexible que ha sido moldeado en pequeños tubos que imitan los alvéolos. Una capa de vidrio permite a los investigadores visualizar el flujo a través del dispositivo, mientras que una pequeña bomba crea cambios rítmicos en la presión del aire para imitar la respiración.
Las enfermedades respiratorias han estado en nuestras mentes durante los últimos dos años. Mejorar su lucha implicará comprenderlo mejor. Además, si vamos a desarrollar nuevos tratamientos, como nuevos medicamentos inhalables, lo mejor es saber qué propiedades de los fármacos, como el tamaño y la forma de las partículas, son mejores para lograr la máxima absorción y efectos en los pulmones.
Esta última tecnología podría ayudar a arrojar un poco de luz sobre estos procesos modelando los alvéolos y sus patrones de flujo de aire durante la respiración. También podría modificarse para ayudar a modelar el flujo de aire en diversas enfermedades respiratorias, como la EPOC. Es esencialmente una pequeña porción del árbol bronquial que ha sido modelada en un chip. El chip tiene varias capas y la capa superior contiene pequeños tubos moldeados a partir de un polímero flexible. El polímero se ha dispuesto de manera que imite una estructura ramificada dentro de las vías respiratorias y varios alvéolos.
La parte inferior del chip es de vidrio, lo que permite a los investigadores ver el flujo de aire a través de la estructura del polímero. El chip se puede conectar a una bomba y el aire que contiene se puede presurizar de forma rítmica para imitar la respiración. Los investigadores también agregaron algunas pequeñas esferas de poliestireno de colores, que se mueven a medida que se presuriza el chip, lo que les permite estudiar los patrones de flujo de aire dentro de la estructura.
Las ramas sucesivas dentro de las vías respiratorias se denominan generaciones y los alvéolos aparecen en la decimoquinta generación y persisten hasta la vigésima tercera generación. La nueva tecnología ya ha aportado algunos conocimientos nuevos sobre los patrones de flujo de aire en los pulmones y las diferencias entre generaciones.
"El patrón de flujo alveolar de la decimonovena generación está dominado por el flujo de vórtice", dijo Yonggang Zhu, investigador involucrado en el estudio. “Los patrones de flujo alveolar de la vigésima generación son similares a los de la decimonovena, pero algo comprimidos. El patrón de flujo alveolar de la 21.ª generación tiene tanto flujo de vórtice como flujo radial. La región de vórtice es mucho más pequeña que la región de flujo radial. Cuando el flujo alcanza la generación 22, el flujo de vórtice desaparece por completo y solo observamos flujo radial”.
Estudio en la revista Biomicrofluidics : Microflujos en células alveolares de dos generaciones en una bifurcación acinar