Ce reprezintă „organul pe cip”, conceptul inovator cu care o doctorandă română de la Londra a triumfat într-un concurs de știință

Ioana Eşanu, doctorandă în inginerie la Imperial College London, cercetează vasele de sânge în laborator, utilizând imprimante 3D pentru a studia tehnologia numită „organul pe cip”, ce are potențialul de a salva vieți. Aceasta a câștigat competiția „Games of Science”, desfășurată la București, în care au fost 16 participanți în finală.

Un sistem complex ce facilitează „dialogul” între celule și țesuturi

Cercetarea condusă de Ioana Eşanu investighează impactul proprietăților mecanice ale globulelor roșii în cadrul bolilor microvasculare.

„Cunoașteți acele momente când faceți sport sau vorbiți în public și inima vă bate mai tare? Vasele de sânge simt viteza sângelui, iar când aceasta crește, se dilată pentru a furniza mai mult oxigen mușchilor. La mulți pacienți, cum ar fi cei cu diabet, acest mecanism nu funcționează optim. Prin urmare, scopul meu este să descopăr motivele și cred că un aspect important sunt proprietățile fizice ale globulelor roșii. Voi explica cum studiez această ipoteză folosind tehnologia „organului pe cip”, a declarat Ioana în finala competiției Games of Science, care a avut loc pe 1 iunie la București.

Ioana Eșanu subliniază că organismul uman este un sistem extrem de complex, în care celulele și țesuturile specializate comunică continuu. Sângele transportă semnale mecanice către vasele de sânge, care se adaptează prin dilatare sau constricție pentru a asigura oxigenarea adecvată a organelor. Malfuncționarea acestui sistem ar fi problematică, iar în diferite afecțiuni cu complicații vasculare, cum ar fi diabetul sau Covid-ul, acest lucru devine o realitate.

Definirea „organului pe cip”

„Îmi doresc să înțeleg de ce se întâmplă aceste dereglări și cred că am identificat un indiciu. În cazul acestor afecțiuni, globulele roșii tind să devină mai rigide și mai aderențe. Ei bine, cum acestea reprezintă jumătate din volumul sângelui, schimbările în proprietățile lor fizice afectează, cel mai probabil, și fluxul sanguin. Acesta este principiul meu de lucru, dar cum să-l studiez? Aici intervine bioingineria, care a dezvoltat metode ingenioase de a simula funcțiile organelor umane în laborator, numind această tehnologie „organul pe cip”.

Dar ce este exact acest „organ pe cip”? Se aseamănă cu un circuit electronic, fiind alcătuit din componente cu funcții specifice aranjate într-o structură proiectată pentru a comunica între ele.

Cu toate acestea, Ioana Eșanu explică o diferență semnificativă:

„În cazul meu, componentele sunt celule – atât vasculare, cât și sanguine. Folosesc imprimarea 3D pentru a crea o rețea de vase din celulele vasculare, pe care o perfuzez cu sânge. Apoi observ cum globulele roșii afectate contribuie la unele efecte negative. Informațiile obținute în viitor ne-ar putea ajuta să evaluăm riscul apariției unor complicații vasculare.”

• Practic, tehnologia „organului pe cip” ne ajută să reproducem atât structura, cât și funcția unui organ într-un dispozitiv de dimensiunea unei monede. „Eficiența acestui dispozitiv constă în capacitatea de a recrea mediul în care celulele se dezvoltă în corpul uman, atât din punct de vedere biochimic, cât și fizic. Așa cum am observat, vasele de sânge percep semnalele mecanice ale fluxului de sânge, iar scopul nostru este să reproducem acest mecanism”, afirmă Ioana Eșanu.

Cum se realizează un „organ pe cip”? Procesul include utilizarea unei imprimante 3D pentru a crea un șablon tridimensional gol în interior, care imită o zonă a sistemului vascular, asemănătoare cu un copac plin de ramuri mici. Ulterior, celulele vasculare sunt introduse pentru a acoperi pereții șablonului, iar următoarea etapă este perfuzarea acestuia cu sânge prelevat de la pacienți.

Ce planuri există pentru viitor? În viitor, ar putea fi evaluate proprietățile fizice ale globulelor roșii pentru a determina avansarea bolii, iar, de exemplu, ar putea fi identificate persoanele cu diabet care prezintă un risc crescut de a dezvolta retinopatie diabetică, principala cauză de orbire la nivel mondial.

Domeniile de cercetare în care activează Ioana Eşanu sunt cunoscute sub denumirile de „mecanica fluxului sanguin” și „tehnologia vasculaturii-on-chip”.

Competiția Games of Science este cel mai renumit proiect românesc dedicat popularizării științei, organizată de Asociația PublicSciForum. Ediția din 2025 a debutat în februarie.

Games of Science este accesibilă studenților, masteranzilor, doctoranzilor și tinerilor cercetători de toate specializările, cu vârste între 20 și 35 de ani, care doresc să contribuie la promovarea științei în rândul publicului. Participarea nu necesită experiență anterioară, iar lipsa acesteia nu constituie un obstacol.

Concursul este coordonat de Ada Rosetti și a ajuns la a patra ediție, prima având loc în 2022.