Biofabricação de Bone-on-a-chip para aplicação em ensaios in vitro visando a avaliação da atividade de osteoclastos

Abstract

A tecnologia Organ-on-a-chip (OoC) consiste em dispositivos microfluídicos para cultura de células que se assemelham a tecidos ou órgãos em um nível fisiológico.Essa tecnologia tem apresentado um panorama promissor em diversas áreas, especialmente na engenharia de tecidos, com ênfase particular em pesquisas de bioengenharia e engenharia biomédica. Em comparação com modelos animais e modelos de cultura de células 2D, o OoC permite a cultura de células e tecidos de modo eficiente e fisiologicamente relevante, criando microambientes sob medida e com integração de sensores e fontes de estímulos. O modelo “Bone-on-a-chip” proposto, que reproduz um microambiente com características-chave do tecido ósseo in vivo, tem como objetivo produzir o Organ-on-a-chip para o tecido ósseo e investigar a sua funcionalidade. Os chips foram fabricados através de tecnologia de impressão 3D e são compostos por um modelo retangular com espaço para três poços e seis poços destinados a três e seis fatias de osso. A inclusão de scaffolds biológicos no chip, feitos de discos ósseos bovinos, reproduz um microambiente deste tecido para atividade metabólica e celular, permitindo a observação de buracos biomiméticos gerados após a reabsorção óssea da matriz. Após a fabricação, foram realizados testes para verificar a eficiência da introdução de fluídos dentro do sistema. Por fim, o intuito deste trabalho é produzir um Bone-on-a-chip funcional para futuras análises celulares do papel dos osteoclastos na remodelação óssea.

Organ-on-a-chip (OoC) technology consists of microfluidic devices for cell culture that mimic tissues or organs at a physiological level. This technology has shown promising prospects in various areas, especially in tissue engineering, with a particular emphasis on bioengineering and biomedical engineering research. Compared to animal models and 2D cell culture models, OoC allows for efficient and physiologically relevant cell and tissue culture, creating tailored microenvironments with integrated sensors and stimulus sources. The proposed "Bone-on-a-chip" model, which replicates a microenvironment with key characteristics of in vivo bone tissue, aims to produce an Organ-on-a-chip for bone tissue and investigate its functionality. The chips were manufactured using 3D printing technology and consist of a rectangular model with space for three wells and six wells intended for three and six bone slices. The inclusion of biological scaffolds in the chip, made from bovine bone discs, replicates a microenvironment of this tissue for metabolic and cellular activity, allowing the observation of biomimetic holes generated after bone matrix resorption. After manufacturing, tests were conducted to verify the efficiency of fluid introduction into the system. Ultimately, the aim of this work is to produce a functional Bone-on-a-chip for future cellular analyses of the role of osteoclasts in bone remodeling.