Uma equipe de pesquisa do Instituto Max Planck de Fotônica, na Alemanha, desenvolveu um novo sistema de laboratório em chip que utiliza microestruturas de hidrogel inteligentes para aplicar pressão controlada com precisão ao ambiente microscópico das células. Este método, publicado na revista acadêmica *Lab-on-a-Chip*, pode contribuir para o estudo de doenças mecânicas dos tecidos e para o diagnóstico médico.
As células estão tipicamente imersas em uma estrutura de rede tridimensional chamada matriz extracelular, cujas interações biomecânicas são cruciais para muitos processos vitais. As ferramentas experimentais anteriores eram difíceis de integrar em sistemas miniaturizados e tinham precisão de manipulação limitada. O novo método proposto pelo grupo de pesquisa da Dra. Katja Zieske permite a perturbação mecânica controlada espaço-temporalmente de redes de biopolímeros em um chip, possibilitando a observação de alterações microscópicas em processos biológicos relacionados.
O núcleo deste sistema é o uso de microestruturas de hidrogel inteligentes como microatuadores. Esses materiais, compostos de polímeros, podem sofrer alterações estruturais em resposta a estímulos como luz ou temperatura, resultando em contração ou expansão. A equipe de pesquisa utilizou essa propriedade para aplicar forças biomecânicas específicas a redes como a de colágeno e verificou a compatibilidade do sistema com células vivas. "Nosso método pode gerar forças mecânicas com alta precisão espacial e temporal e registrar seus efeitos em sistemas biológicos", disse Vicente Salas-Quirós, primeiro autor do artigo. "No colágeno, podemos detectar essas alterações induzidas por força mesmo a distâncias de centenas de micrômetros, rastreando microesferas fluorescentes."
Os pesquisadores fabricaram e otimizaram microestruturas de hidrogel termossensíveis em uma câmara de fluxo, expandindo-as por meio de estimulação térmica para comprimir diferentes redes de proteínas. Os experimentos mostraram que a rede de Matrigel sofreu deformação plástica, enquanto a rede de colágeno exibiu deformação elástica. Esse sistema de laboratório em chip fornece uma plataforma versátil para o estudo da remodelação da matriz extracelular e dos efeitos das forças mecânicas no microambiente celular.
A Dra. Katja Zieske vislumbrou suas aplicações futuras: "Nossa visão é desenvolver microestruturas inteligentes para diagnósticos médicos, contribuindo assim para sistemas de saúde sustentáveis — por exemplo, para o estudo de sistemas de modelos celulares tridimensionais, como modelos de câncer e modelos de angiogênese. Microestruturas de hidrogel inteligentes em sistemas de laboratório em chip podem servir como máquinas em miniatura, manipulando modelos de tecido em escala micrométrica. Vemos um enorme potencial em aplicações diagnósticas."
