Ce este „organul pe cip”, ideea cu care o româncă doctorandă la Londra a câștigat un concurs de știință

Ioana Eşanu, doctorandă în inginerie la Imperial College London, studiază vasele de sânge în laborator și se folosește și de imprimante 3D pentru a explora tehnologia denumită „organul pe cip” care poate ajunge să salveze vieți. Ioana Eșanu a câștigat concursul „Games of Science”, care a avut 16 concurenți în finala desfășurată la București.

Un sistem complex în care celulele și țesuturile sunt în permanent „dialog”

Cercetarea pe care o conduce este despre rolul proprietăților mecanice ale globulelor roșii în bolile microvasculare.

„Știți când faceți sport sau când vorbiți în public și vă bate inima mai tare? Vasele noastre de sânge detectează viteza sângelui și când ea este mai accelerată, vasele se lărgesc pentru a ne aduce mai mult oxigen în mușchi. La foarte mulți oameni, cum ar fi pacienții de diabet, acest sistem nu funcționează la fel de bine, iar scopul meu este să aflu de ce și vă dau un indiciu: cred că este vorba despre proprietățile fizice ale globulelor roșii. Vreau să vă spun despre cum studiez această ipoteză, cu o nouă tehnologie: organul pe cip”, a spus Ioana Eșanu, în finala concursului Games of Science, care s-a ținut pe 1 iunie la București.

Corpul nostru, spune Ioana Eșanu, este un sistem foarte complex unde celule și țesuturi specializate se găsesc într-un continuu „dialog”, iar sângele care ne curge prin vene transmite semnale mecanice vaselor, care se lărgesc sau se micșorează, pentru a oxigena adecvat organele. Ar fi grav dacă sistemul nu ar mai funcționa, iar în multe boli cu complicații vasculare, inclusiv diabetul sau Covid-ul, chiar se întâmplă asta, explică cercetătoarea.

Ce este „organul pe cip”

„Scopul meu este să aflu de ce se întâmplă asta și cred că am găsit un indiciu. În aceste boli, pacienții au globule roșii care sunt mai rigide și mai lipicioase. Globulele roșii reprezintă jumătate din volumului sângelui, așa că dacă-și schimbă proprietățile fizice, probabil că și fluxul de sânge se va schimba. Asta este ipoteza mea, însă cum o pot studia? Aici intervine bioingineria, care a găsit un mod ingenios de a simplifica corpul uman în laborator. Aceasta este tehnologia denumită organul pe cip”.

Ce este acest „organ pe cip”. Este precum un circuit electronic, fiind format din componente cu funcții specifice, aranjate într-o anumită structură și capabile să comunice între ele.

Există însă o mare deosebire, explică Ioana Eșanu:

„În cazul meu, componentele sunt celule – vasculare și sanguine – eu folosesc imprimarea 3D ca să creez o rețea de vase din celulele vasculare, rețea pe care o perfuzez cu sânge. După aceea mă uit la celulele vasculare ca să văd dacă globulele roșii bolnave au produs efecte negative. În viitor am putea folosi aceste informații ca să evaluăm riscul de complicații vasculare”.

• Practic, tehnologia denumită „organul pe cip” ne permite să reproducem structura și funcția unui organ, într-un dispozitiv de laborator de dimensiunea unei monede. „Puterea acestui dispozitiv vine din faptul că ne permite să recreăm mediul în care cresc celulele în corpul nostru, nu doar biochimic, ci și fizic. După cum am văzut, vasele de sânge detectează semnalele mecanice ale fluxului de sânge, iar noi asta vrem să reproducem”, spune Ioana Eșanu.

Cum se face un „organ pe cip”? Cu ajutorul unei imprimante 3D se creează un șablon tridimensional, gol pe interior, care arată ca o regiune a vasculaturii noastre, practic precum un copac cu foarte multe ramuri mici. Apoi celulele vasculare sunt introduse pentru a „tapeta” pereții șablonului, iar etapa următoare este cea de perfuzare a șablonului cu sânge de la pacienți.

Ce ar putea urma? În viitor ar putea fi testate proprietățile fizice ale globulelor roșii, pentru a evalua avansarea bolii și, spre exemplu, s-ar putea identifica ce pacienți cu diabet au un risc mai mare de a dezvolta retinopatie diabetică (principala cauză de orbire în lume).

Domeniile în care Ioana Eşanu face cercetare au în engleză denumirile de „blood flow mechanics” și „vasculature-on-chip technology”.

Games of Science este cel mai cunoscut proiect românesc de popularizare a științei, fiind organizat de Asociația PublicSciForum. Ediția 2025 a început în februarie.

Games of Science este deschis studenților, masteranzilor, doctoranzilor și tinerilor cercetători din toate domeniile, cu vârsta recomandată între 20 și 35 de ani, care doresc să se implice în promovarea științei în public. Nu este necesară experiența anterioară, iar lipsa acesteia nu constituie un impediment pentru participare.

Concursul este coordonat de Ada Roseti și a ajuns la a patra ediție, prima fiind organizată în 2022.