Microfluidics and organ-on-a-chip technologies: a systematic review of the methods used to mimic bone marrow

Abstract

A medula óssea (BM) é um órgão responsável por processos cruciais em órgãos vivos, por exemplo. ex., hematopoiese. Nos últimos anos, sistemas microfisiológicos (Organ-on-a-Chip devices ou Ooc, na sigla em inglês) têm sido utilizados para satisfazer a necessidade de sistemas in vitro que imitem melhor os fenômenos que ocorrem no microambiente BM. Dado o crescente interesse nestes sistemas e a diversidade de dispositivos desenvolvidos, é necessária uma revisão sistemática integrativa da literatura. Realizamos esta revisão seguindo o método PRISMA com o objetivo de identificar as principais características e avaliar a eficácia dos dispositivos que foram desenvolvidos para representar o BM. Foi realizada uma busca nas bases de dados Scopus, PubMed, Web of Science e Science Direct usando as palavras-chave ((“bone marrow” OR “hematopoietic stem cell” OR “haematopoietic stem cell”) AND (“organ in a” OR “lab on um chip” OR “microfluídico” OR “microfluídico*” OR (“biorreator” AND “microfluídico*”))). Artigos de pesquisa originais publicados entre 2009 e 2020 foram incluídos na revisão, totalizando 21 artigos. A análise desses artigos mostrou que seu objetivo principal era estudar a biologia das células BM, imitar nichos de BM, modelar BM patológico e executar ensaios de drogas. Em relação aos protocolos de fabricação, observamos que o material polidimetilsiloxano (PDMS) e o método de litografia suave foram os mais utilizados. Para reproduzir o microambiente do BM, a maioria dos dispositivos utilizou colágeno tipo I e alginato. Bombas peristálticas e de seringa foram utilizadas principalmente para perfusão de dispositivos. Quanto às vantagens em relação aos métodos convencionais, foram identificados três grupos de dispositivos OoC: BM 3D perfundido; BM 3D cocultivado; e BM 3D co-cultivado perfundido. O comportamento celular e a imitação de seus processos e respostas foram os parâmetros mais comumente estudados. Os resultados demonstraram a eficácia dos dispositivos OoC para fins de pesquisa em comparação com culturas celulares convencionais. Além disso, os dispositivos possuem ampla gama de aplicabilidade e potencial a ser explorado.