La microfluidica potrebbe soddisfare un crescente bisogno di alternative alla sperimentazione animale per lo sviluppo di prodotti farmaceutici e cosmetici. Un team multidisciplinare, guidato da Zhiping Wang dell'A*STAR Singapore Institute of Manufacturing Technology, e Paul Bigliardi dell'A*STAR Institute of Medical Biology, hanno prodotto un dispositivo scalabile delle dimensioni di una carta di credito che facilita contemporaneamente la coltura e il test delle cellule della pelle.

Le alternative all'avanguardia ai test sugli animali si basano sulla pelle ricostruita. Però, questi modelli tissutali tridimensionali sono tipicamente generati da colture cellulari statiche su una matrice di collagene che si restringe facilmente. "Quando il collagene si contrae, non sappiamo se i composti in esame passano attraverso la pelle o attraverso gli spazi tra il dispositivo e la pelle durante i test di permeazione, " spiega Gopu Sriram, uno degli autori principali. Per affrontare questi problemi, i ricercatori hanno sviluppato un metodo per far crescere la pelle su una matrice utilizzando la proteina fibrina, prevenire la contrazione della pelle. La pelle viene coltivata direttamente nel dispositivo microfluidico dove vengono condotti i test, senza ulteriori manipolazioni o trasferimenti.

La pelle coltivata nel dispositivo microfluidico ha mostrato una maggiore maturazione dell'epidermide, lo strato protettivo superiore della pelle. Ciò si è tradotto in un aumento di quasi due volte dello spessore dell'epidermide rispetto agli equivalenti cutanei standard. "Questa epidermide potenziata era correlata a una permeabilità chimica inferiore rispetto ai sistemi convenzionali, "dice Yuri Dancik, un altro autore principale. "Rispetto alla tradizionale ricostruzione della pelle, la piattaforma skin-on-chip offre una migliore morfologia e prestazioni della pelle, in termini di funzione di barriera, " aggiunge Wang. Può anche facilitare i test a valle utilizzando equivalenti cutanei disponibili in commercio o pelle naturale.

Secondo Massimo Alberti, un altro autore principale, questi miglioramenti derivano dall'uso della microfluidica. In condizioni statiche, nutrienti e medium si diffondono passivamente attraverso la pelle. Al contrario, nel chip microfluidico, un flusso continuo genera una pressione che spinge il mezzo di coltura attraverso la matrice e può fungere da "stress per le cellule e la matrice extracellulare, che possono anche attivare alcune vie di segnalazione innescate meccanicamente, " dice. Questa stimolazione favorisce anche la formazione di una membrana basale superiore, uno "strato proteico simile al velcro che ancora l'epidermide al tessuto connettivo chiamato derma, "dice Sriram.

Oltre ad automatizzare il loro sistema, i ricercatori stanno attualmente lavorando per migliorare il loro modello per imitare meglio la pelle umana naturale. Hanno in programma di aumentare la complessità del loro modello aggiungendo cellule immunitarie e migliorando la sua funzione di barriera. Stanno anche ottimizzando il dispositivo microfluidico simulando la dinamica del flusso sanguigno e implementando ulteriori controlli del microambiente "per promuovere condizioni che avvicineranno il sistema alla pelle umana, "dice Alberti.