blog

Jun 03, 2024

Tornando-se biônico: engenharia além da biologia

Por Eliza Strickland, Ariel Bleicher, Mia Lobel e Laurie Howell “Becoming Bionic” explora como engenheiros e cientistas transmutam a natureza em engenharia. Adaptando o que observam na vida

Por Eliza Strickland, Ariel Bleicher, Mia Lobel e Laurie Howell

“Becoming Bionic” explora como engenheiros e cientistas transmutam a natureza em engenharia. Adaptando o que observam no mundo vivo, criam produtos ou processos úteis, indo além da simples imitação de estruturas biológicas. Parte da série "Engenheiros do Novo Milênio", este programa é uma coprodução da Diretoria de Engenharia da National Science Foundation e da IEEE Spectrum Magazine.

Conteúdo:

Susan Hassler: Começaremos com as unidades biológicas básicas de todos os organismos vivos conhecidos. Células.

Phil Ross: Quando falamos sobre biônica, normalmente falamos sobre hardware que é adicionado ao corpo humano para torná-lo mais forte ou mais capaz. Mas Eliza Strickland está aqui para falar sobre uma ideia que vai na outra direção.

Eliza Strickland: Certo. A ideia é a seguinte: ao retirar células humanas vivas do corpo e adicioná-las a dispositivos externos, os cientistas pensam que podem fazer grandes melhorias na investigação médica.

Susan Hassler: Ainda estamos falando sobre a fusão de humanos e hardware, mas essa fusão está ocorrendo em dispositivos de laboratório?

Eliza Strickland: Isso mesmo. E um exemplo particularmente interessante disso é a chamada tecnologia órgão-em-um-chip. Um órgão em um chip é uma tentativa de imitar as funções essenciais de um órgão humano, como o coração ou os pulmões, em um chip de borracha de silicone menor que o polegar.

Susan Hassler: E por que os pesquisadores querem fazer esses órgãos de imitação em miniatura?

Eliza Strickland: Bem, eles esperam que esses chips possam ser usados ​​para desenvolver novos medicamentos. Eles dizem que testar novos medicamentos nesses órgãos em chips seria mais barato, mais rápido e menos controverso do que testar em animais. Para saber mais, fui conversar com o maior especialista mundial nesta tecnologia.

Don Ingber: Meu nome é Don Ingber; Sou o diretor fundador do Instituto Wyss de Engenharia Biologicamente Inspirada da Universidade de Harvard.

Eliza Strickland: Encontro Ingber na sede do Wyss Institute em Boston, dentro de um prédio envidraçado. O instituto tem apenas três anos e tudo parece novo e brilhante. Ingber me acompanha pelos laboratórios e para em uma bancada onde algumas amostras estão expostas.

Don Ingber: Aqui o que você vê é um pulmão, um coração, um rim, uma medula óssea, um intestino.

Eliza Strickland: Mas não estamos olhando para órgãos carnudos e bagunçados escorrendo sangue em potes. Em vez disso, estamos diante de cinco pequenos pedaços de plástico transparente e flexível com algumas linhas minúsculas gravadas neles. Vários tubos são conectados aos chips para empurrar ar ou um fluido semelhante a sangue através deles. Estas são versões muito limpas e simplificadas dos nossos órgãos humanos.

Don Ingber: Sim, então este é o pulmão em um chip. É um microdispositivo cristalino do tamanho de um cartão de memória de computador, então podemos segurá-lo, embora ele imite literalmente os movimentos mecânicos da respiração, os fluxos e as absorções do pulmão humano.

Eliza Strickland: Dezenas de milhares de células humanas estão prosperando neste chip. E não estão crescendo em aglomerados desorganizados, como fariam em uma placa de Petri. Em vez disso, o chip replica a estrutura básica de um dos 700 milhões de sacos de ar do pulmão, onde o sangue flui através de minúsculos capilares e troca dióxido de carbono por oxigênio fresco.

Eliza Strickland: Neste chip, uma membrana esponjosa e porosa é revestida com células pulmonares de um lado, e o ar flui sobre essas células através de um canal microscópico. O outro lado da membrana é revestido pelas células capilares encontradas nos nossos menores vasos sanguíneos, e um fluido que imita o sangue passa por essas células em outro pequeno canal.

Eliza Strickland: Isso permite aos pesquisadores observar os processos biológicos acontecendo de forma simplificada, ali mesmo no chip. Assim, os pesquisadores podem colocar um medicamento nas vias respiratórias do chip, por exemplo, e observar como ele é absorvido pelo sangue.