Bases para o Desenvolvimento de uma Plataforma Organ-on-a-chip: Engenharia Biomédica no CHIP-eny Nacional

Resumo

O pé diabético é uma grave complicação da Diabetes Mellitus, resultante de neuropatia periférica, doença arterial periférica e infecções, podendo evoluir para úlceras e amputações. O tratamento convencional é frequentemente ineficaz em estágios avançados, evidenciando a necessidade de novas tecnologias para estudo e intervenção. Em resposta a esse desafio, pesquisadores da Universidade de Brasília desenvolveram o chip ENY, um dispositivo microfluídico baseado na tecnologia Organ-on-a-Chip (OoC), capaz de simular o microambiente de feridas diabéticas para testes farmacológicos e de dispositivos médicos assistenciais. Para acelerar o desenvolvimento do chip, foram realizadas simulações computacionais estruturais e fluidodinâmicas. As simulações fluidodinâmicas, conduzidas sob regime permanente, com escoamento incompressível e paredes adiabáticas, utilizaram soro fisiológico como fluido de trabalho. As propriedades do fluido foram analisadas em três temperaturas (35°C, 37°C e 40°C), abrangendo viscosidade cinemática, viscosidade dinâmica e densidade. O estudo revelou um perfil laminar com máxima velocidade nas regiões centrais dos microcanais e gradiente suave próximo às paredes, refletindo um comportamento típico de escoamento biológico. A distribuição de pressão evidenciou queda progressiva entre entrada e saída, com pico máximo na entrada devido à bomba peristáltica. A análise de tensão de cisalhamento identificou áreas críticas nas bordas dos microcanais, relevantes para prever desgaste estrutural, mas com valores dentro de níveis seguros. As simulações estruturais validaram a resistência do chip às tensões mecânicas esperadas, garantindo estabilidade e segurança para cultivo celular. Além de otimizar o design, as simulações reduziram custos e aceleraram o ciclo de desenvolvimento, permitindo ajustes antes da prototipagem física e a transição para testes experimentais. Este estudo destaca o impacto das simulações computacionais na inovação de dispositivos biomédicos, impulsionando avanços no tratamento de feridas diabéticas e no desenvolvimento de tecnologias assistenciais de alta relevância clínica.