Cerveau sur puce

Les dispositifs cerveau sur puce créent une interface entre les neurosciences et la microfluidique en: 1) améliorant la viabilité de la culture; 2) soutenant le criblage à haut débit; 3) modélisant la physiologie et la maladie au niveau des organes in vitro / ex vivo, et 4) ajoutant une haute précision et une accordabilité des dispositifs microfluidiques. Les dispositifs Cerveau sur puce couvrent plusieurs niveaux de complexité en termes de méthodologie de culture cellulaire. Les dispositifs ont été fabriqués à l’aide de plates-formes allant de la culture cellulaire 2D traditionnelle aux tissus 3D sous forme de tranches de cerveau organotypiques.

Aperçu des tranches de cerveau organotypiquesmodifier

Les tranches de cerveau organotypiques sont un modèle in vitro qui reproduit la physiologie in vivo avec un débit supplémentaire et des avantages optiques, s’associant ainsi bien avec les dispositifs microfluidiques. Les tranches de cerveau présentent des avantages par rapport à la culture cellulaire primaire en ce sens que l’architecture tissulaire est préservée et que des interactions multicellulaires peuvent encore se produire. Leur utilisation est flexible, car les tranches peuvent être utilisées de manière aiguë (moins de 6 heures après la récolte des tranches) ou cultivées pour une utilisation expérimentale ultérieure. Parce que les tranches de cerveau organotypiques peuvent maintenir la viabilité pendant des semaines, elles permettent d’étudier les effets à long terme. Les systèmes basés sur des tranches fournissent également un accès expérimental avec un contrôle précis des environnements extracellulaires, ce qui en fait une plate-forme appropriée pour corréler la maladie avec les résultats neuropathologiques. Étant donné qu’environ 10 à 20 tranches peuvent être extraites d’un seul cerveau, l’utilisation chez l’animal est considérablement réduite par rapport aux études in vivo. Des tranches de cerveau organotypiques peuvent être extraites et cultivées à partir de plusieurs espèces animales (par exemple, des rats), mais aussi à partir d’humains.

ApplicationsEdit

Des dispositifs microfluidiques ont été associés à des tranches organotypiques pour améliorer la viabilité de la culture. La procédure standard de culture de tranches de cerveau organotypiques (environ 300 microns d’épaisseur) utilise des membranes semi-poreuses pour créer une interface air-milieu, mais cette technique entraîne des limitations de diffusion des nutriments et des gaz dissous. Parce que les systèmes microfluidiques introduisent un flux laminaire de ces nutriments et gaz nécessaires, le transport est amélioré et une viabilité tissulaire plus élevée peut être obtenue. En plus de maintenir les tranches standard viables, les plates-formes brain-on-a-chip ont permis la culture réussie de tranches de cerveau plus épaisses (environ 700 microns), malgré une barrière de transport importante due à l’épaisseur. Comme les tranches plus épaisses conservent une architecture tissulaire plus native, cela permet aux dispositifs cerveau sur puce d’obtenir plus de caractéristiques « in vivo » sans sacrifier la viabilité cellulaire. Les dispositifs microfluidiques prennent en charge le criblage à haut débit et les évaluations toxicologiques dans les cultures en 2D et en tranches, conduisant au développement de nouvelles thérapies ciblées pour le cerveau. Un appareil a pu dépister les médicaments pitavastatine et irinotécan de manière combinatoire dans le glioblastome multiforme (la forme la plus courante de cancer du cerveau humain). Ces approches de dépistage ont été combinées à la modélisation de la barrière hémato-encéphalique (BBB), un obstacle important à surmonter pour les médicaments lors du traitement du cerveau, permettant d’étudier in vitro l’efficacité des médicaments à travers cette barrière. Des sondes microfluidiques ont été utilisées pour délivrer des colorants avec une précision régionale élevée, faisant place à une microperfusion localisée dans les applications médicamenteuses. Comme les dispositifs microfluidiques peuvent être conçus avec une accessibilité optique, cela permet également de visualiser la morphologie et les processus dans des régions spécifiques ou des cellules individuelles. Les systèmes Cerveau sur puce peuvent modéliser la physiologie au niveau des organes dans des maladies neurologiques, telles que la maladie d’Alzheimer, la maladie de Parkinson et la sclérose en plaques plus précisément qu’avec les techniques traditionnelles de culture cellulaire 2D et 3D. La capacité de modéliser ces maladies d’une manière indicative des conditions in vivo est essentielle pour la traduction des thérapies et des traitements. De plus, des dispositifs cerveau sur puce ont été utilisés pour le diagnostic médical, par exemple dans la détection de biomarqueurs pour le cancer dans les tranches de tissu cérébral.

Limitationsmodifier

Les dispositifs cerveau sur puce peuvent provoquer un stress de cisaillement sur les cellules ou les tissus en raison de l’écoulement à travers de petits canaux, ce qui peut entraîner des dommages cellulaires. Ces petits canaux introduisent également une susceptibilité au piégeage de bulles d’air qui peuvent perturber l’écoulement et potentiellement endommager les cellules. L’utilisation généralisée des PDMS (polydiméthylsiloxane) dans les dispositifs cerveau sur puce présente certains inconvénients. Bien que le PDMS soit bon marché, malléable et transparent, les protéines et les petites molécules peuvent être absorbées par celui-ci et par la sangsue ultérieure à des taux incontrôlés.

Poumon sur puce

Les poumons sur puce sont en cours de conception dans le but d’améliorer la pertinence physiologique des modèles d’interface alvéolaire-capillaire in vitro existants. Un tel microdispositif multifonctionnel peut reproduire des propriétés structurelles, fonctionnelles et mécaniques clés de l’interface alvéolaire-capillaire humaine (c’est-à-dire l’unité fonctionnelle fondamentale du poumon vivant).

Dongeun Huh du Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering à Harvard décrit leur fabrication d’un système contenant deux microcanaux étroitement liés séparés par une fine membrane flexible poreuse (10 µm) en PDMS. Le dispositif comprend en grande partie trois canaux microfluidiques, et seul celui du milieu retient la membrane poreuse. Des cellules de culture ont été cultivées de chaque côté de la membrane : des cellules épithéliales alvéolaires humaines d’un côté et des cellules endothéliales microvasculaires pulmonaires humaines de l’autre.

La compartimentation des canaux facilite non seulement l’écoulement de l’air en tant que fluide qui fournit des cellules et des nutriments à la surface apicale de l’épithélium, mais permet également l’existence de différences de pression entre les canaux moyen et latéral. Pendant l’inspiration normale dans le cycle respiratoire d’un humain, la pression intrapleurale diminue, déclenchant une expansion des alvéoles. Lorsque l’air est aspiré dans les poumons, l’épithélium alvéolaire et l’endothélium couplé dans les capillaires sont étirés. Comme un vide est connecté aux canaux latéraux, une diminution de la pression provoquera l’expansion du canal central, étirant ainsi la membrane poreuse et, par la suite, toute l’interface alvéolaire-capillaire. Le mouvement dynamique entraîné par la pression derrière l’étirement de la membrane, également décrit comme une contrainte mécanique cyclique (évaluée à environ 10%), augmente considérablement le taux de translocation des nanoparticules à travers la membrane poreuse, par rapport à une version statique de ce dispositif et à un système de culture Transwell.

Afin de valider pleinement la précision biologique d’un dispositif, ses réponses à l’organe entier doivent être évaluées. Dans ce cas, les chercheurs ont infligé des blessures aux cellules:

• Inflammation pulmonaire

Les réponses inflammatoires pulmonaires impliquent une stratégie en plusieurs étapes, mais parallèlement à une production accrue de cellules épithéliales et à une libération précoce de cytokines, l’interface devrait subir un nombre accru de molécules d’adhésion leucocytaire. Dans l’expérience de Huh, l’inflammation pulmonaire a été simulée en introduisant un milieu contenant un puissant médiateur pro-inflammatoire. Quelques heures seulement après que la lésion a été causée, les cellules du dispositif microfluidique soumises à une souche cyclique ont réagi conformément à la réponse biologique mentionnée précédemment.

• Infection pulmonaire

La bactérie E-coli vivante a été utilisée pour démontrer comment le système peut même imiter la réponse cellulaire innée à une infection pulmonaire bactérienne. Les bactéries ont été introduites sur la surface apicale de l’épithélium alvéolaire. En quelques heures, des neutrophiles ont été détectés dans le compartiment alvéolaire, ce qui signifie qu’ils avaient transmigré à partir du microcanal vasculaire où la membrane poreuse avait phagocyté les bactéries.

De plus, les chercheurs pensent que la valeur potentielle de ce système de poumon sur puce facilitera les applications en toxicologie. En étudiant la réponse pulmonaire aux nanoparticules, les chercheurs espèrent en apprendre davantage sur les risques pour la santé dans certains environnements et corriger des modèles in vitro précédemment simplifiés. Parce qu’un poumon microfluidique sur puce peut reproduire plus exactement les propriétés mécaniques d’un poumon humain vivant, ses réponses physiologiques seront plus rapides et plus précises qu’un système de culture Transwell. Néanmoins, des études publiées admettent que les réponses d’un poumon sur puce ne reproduisent pas encore complètement les réponses des cellules épithéliales alvéolaires natives.

Heart-on-a-chipEdit

Les efforts passés pour reproduire les environnements tissulaires cardiaques in vivo se sont avérés difficiles en raison de difficultés à imiter la contractilité et les réponses électrophysiologiques. De telles caractéristiques augmenteraient considérablement la précision des expériences in vitro.

La microfluidique a déjà contribué à des expériences in vitro sur des cardiomyocytes, qui génèrent les impulsions électriques qui contrôlent la fréquence cardiaque. Par exemple, les chercheurs ont construit une gamme de microchambres PDMS, alignées avec des capteurs et des électrodes stimulantes comme un outil qui surveillera électrochimiquement et optiquement le métabolisme des cardiomyocytes. Un autre laboratoire sur puce a également combiné un réseau microfluidique dans des PDMS avec des microélectrodes planes, cette fois pour mesurer les potentiels extracellulaires de cardiomyocytes murins adultes uniques.

Une conception rapportée d’un cœur sur puce prétend avoir construit « un moyen efficace de mesurer les relations structure-fonction dans des constructions qui répliquent les architectures tissulaires hiérarchiques du muscle cardiaque laminaire. »Cette puce détermine que l’alignement des myocytes dans l’appareil contractile constitué de tissu cardiaque et le profil d’expression génique (affecté par la déformation de la forme et de la structure cellulaire) contribue à la force produite dans la contractilité cardiaque. Ce cœur sur puce est une construction biohybride: un myocarde ventriculaire anisotrope conçu est un film mince élastomère.

Le processus de conception et de fabrication de ce dispositif microfluidique particulier consiste d’abord à recouvrir les bords d’une surface de verre avec du ruban adhésif (ou tout film protecteur) de manière à délimiter la forme souhaitée du substrat. Une couche de spin coat de PNITA est ensuite appliquée. Après sa dissolution, le film protecteur est décollé, ce qui donne un corps autoportant de PNIA. Les dernières étapes impliquent le revêtement par essorage de la surface de protection des PDMS sur le glissement du couvercle et le durcissement. Les films minces musculaires (MTF) permettent de concevoir des monocouches de muscle cardiaque sur un substrat mince et flexible de PDMS. Afin d’ensemencer correctement la culture cellulaire 2D, une technique d’impression par microcontact a été utilisée pour disposer un motif de « mur de briques » de fibronectine sur la surface du PDMS. Une fois que les myocytes ventriculaires ont été ensemencés sur le substrat fonctionnalisé, le motif de fibronectine les a orientés pour générer une monocouche anisotrope.

Après la découpe des couches minces en deux rangées de dents rectangulaires, et la mise en place ultérieure de l’ensemble du dispositif dans un bain, les électrodes stimulent la contraction des myocytes via une stimulation de champ – courbant ainsi les bandes / dents dans le MTF. Les chercheurs ont développé une corrélation entre le stress tissulaire et le rayon de courbure des bandes MTF pendant le cycle contractile, validant la puce démontrée comme une « plate-forme de quantification du stress, de l’électrophysiologie et de l’architecture cellulaire. »

Rein-on-a-chipEdit

Les cellules rénales et les néphrons ont déjà été simulés par des dispositifs microfluidiques. « De telles cultures cellulaires peuvent conduire à de nouvelles connaissances sur le fonctionnement des cellules et des organes et être utilisées pour le dépistage des médicaments ». Un dispositif rein sur puce a le potentiel d’accélérer la recherche englobant le remplacement artificiel de la fonction rénale perdue. De nos jours, la dialyse oblige les patients à se rendre dans une clinique jusqu’à trois fois par semaine. Une forme de traitement plus transportable et accessible augmenterait non seulement la santé globale du patient (en augmentant la fréquence du traitement), mais l’ensemble du processus deviendrait plus efficace et tolérable. La recherche sur les reins artificiels s’efforce d’apporter la transportabilité, la portabilité et peut-être la capacité d’implantation aux dispositifs grâce à des disciplines innovantes: microfluidique, miniaturisation et nanotechnologie.

Néphron sur puce

Le néphron est l’unité fonctionnelle du rein et est composé d’un glomérule et d’un composant tubulaire. Les chercheurs du MIT affirment avoir conçu un dispositif bioartificiel qui reproduit la fonction du glomérule du néphron, du tubule alambiqué proximal et de la boucle de Henle.

Chaque partie du dispositif a sa conception unique, généralement constituée de deux couches microfabrées séparées par une membrane. La seule entrée du dispositif microfluidique est conçue pour l’échantillon de sang entrant. Dans la section du glomérule du néphron, la membrane laisse passer certaines particules de sang à travers sa paroi de cellules capillaires, composée par l’endothélium, la membrane basale et les podocytes épithéliaux. Le liquide qui est filtré du sang capillaire dans l’espace de Bowman est appelé filtrat ou urine primaire.

Dans les tubules, certaines substances sont ajoutées au filtrat dans le cadre de la formation d’urine, et certaines substances sont réabsorbées hors du filtrat et retournées dans le sang. Le premier segment de ces tubules est le tubule alambiqué proximal. C’est là que l’absorption presque complète des substances importantes sur le plan nutritionnel a lieu. Dans le dispositif, cette section n’est qu’un canal rectiligne, mais les particules de sang allant vers le filtrat doivent traverser la membrane mentionnée précédemment et une couche de cellules tubulaires proximales rénales. Le deuxième segment des tubules est la boucle de Henle où se produit la réabsorption de l’eau et des ions de l’urine. Les canaux de boucle de l’appareil s’efforcent de simuler le mécanisme à contre-courant de la boucle de Henle. De même, la boucle de Henle nécessite un certain nombre de types de cellules différents car chaque type de cellule a des propriétés et des caractéristiques de transport distinctes. Ceux-ci comprennent les cellules des membres descendants, les cellules des membres ascendants minces, les cellules des membres ascendants épais, les cellules des canaux collecteurs corticaux et les cellules des canaux collecteurs médullaires.

Une étape vers la validation de la simulation par le dispositif microfluidique du comportement de filtration et de réabsorption complète d’un néphron physiologique consisterait à démontrer que les propriétés de transport entre le sang et le filtrat sont identiques en ce qui concerne l’endroit où elles se produisent et ce qui est laissé entrer par la membrane. Par exemple, la grande majorité du transport passif de l’eau se produit dans le tubule proximal et le membre mince descendant, ou le transport actif du NaCl se produit en grande partie dans le tubule proximal et le membre ascendant épais. Les exigences de conception du dispositif nécessiteraient que la fraction de filtration dans le glomérule varie entre 15 et 20%, ou que la réabsorption de filtration dans le tubule alambiqué proximal varie entre 65 et 70%, et enfin que la concentration d’urée dans l’urine (recueillie à l’une des deux sorties du dispositif) varie entre 200 et 400 mm.

Un rapport récent illustre un néphron biomimique sur des dispositifs microfluidiques à hydrogel avec établissement de la fonction de diffusion passive. La fonction physiologique complexe du néphron est obtenue sur la base des interactions entre les vaisseaux et les tubules (les deux sont des canaux creux). Cependant, les techniques de laboratoire conventionnelles se concentrent généralement sur des structures 2D, telles que la boîte de pétri qui n’a pas la capacité de récapituler la physiologie réelle qui se produit en 3D. Par conséquent, les auteurs ont développé une nouvelle méthode pour fabriquer des microcanaux fonctionnels, à revêtement cellulaire et perfusables à l’intérieur de l’hydrogel 3D. Les cellules épithéliales endothéliales et rénales des vaisseaux sont cultivées à l’intérieur d’un microcanal d’hydrogel et forment une couverture cellulaire pour imiter les vaisseaux et les tubules, respectivement. Ils ont utilisé un microscope confocal pour examiner la diffusion passive d’une petite molécule organique (généralement des médicaments) entre les vaisseaux et les tubules dans l’hydrogel. L’étude démontre le potentiel bénéfique d’imiter la physiologie rénale pour la médecine régénérative et le dépistage de médicaments.

Vaisseau sur puce

Les maladies cardiovasculaires sont souvent causées par des modifications de la structure et de la fonction des petits vaisseaux sanguins. Par exemple, les taux autodéclarés d’hypertension suggèrent que ce taux augmente, indique un rapport de 2003 de l’Enquête nationale sur l’examen de la santé et de la nutrition. Une plate-forme microfluidique simulant la réponse biologique d’une artère pourrait non seulement permettre aux dépistages à base d’organes de se produire plus fréquemment tout au long d’un essai de développement de médicament, mais aussi permettre une compréhension complète des mécanismes sous-jacents des changements pathologiques dans les petites artères et développer de meilleures stratégies de traitement. Axel Gunther de l’Université de Toronto soutient que de tels dispositifs à base de MEMS pourraient potentiellement aider à évaluer l’état microvasculaire d’un patient en milieu clinique (médecine personnalisée).

Les méthodes classiques utilisées pour examiner les propriétés intrinsèques des vaisseaux résistants isolés (artérioles et petites artères de diamètres variant entre 30 µm et 300 µm) incluent la technique de myographie par pression. Cependant, de telles méthodes nécessitent actuellement du personnel qualifié manuellement et ne sont pas évolutives. Une artère sur puce pourrait surmonter plusieurs de ces limitations en logeant une artère sur une plate-forme qui serait évolutive, peu coûteuse et éventuellement automatisée dans sa fabrication.

Une plate-forme microfluidique à base d’organes a été développée en laboratoire sur une puce sur laquelle un vaisseau sanguin fragile peut être fixé, permettant d’étudier les déterminants des dysfonctionnements de l’artère de résistance.

Le microenvironnement artériel est caractérisé par la température ambiante, la pression transmurale et les concentrations luminales du médicament &. Les multiples entrées d’un microenvironnement provoquent une large gamme de stimuli mécaniques ou chimiques sur les cellules musculaires lisses (SMC) et les cellules endothéliales (ECs) qui tapissent respectivement les parois externe et luminale du vaisseau. Les cellules endothéliales sont responsables de la libération de facteurs vasoconstricteurs et vasodilatateurs, modifiant ainsi le tonus. Le tonus vasculaire est défini comme le degré de constriction à l’intérieur d’un vaisseau sanguin par rapport à son diamètre maximum. Les concepts pathogènes croient actuellement que des changements subtils dans ce microenvironnement ont des effets prononcés sur le tonus artériel et peuvent altérer gravement la résistance vasculaire périphérique. Les ingénieurs à l’origine de cette conception pensent qu’une force spécifique réside dans sa capacité à contrôler et à simuler des influences spatio-temporelles hétérogènes trouvées dans le microenvironnement, alors que les protocoles de myographie n’ont, de par leur conception, établi que des microenvironnements homogènes. Ils ont prouvé qu’en délivrant de la phényléphrine par un seul des deux canaux fournissant une superfusion aux parois extérieures, le côté face au médicament se contractait beaucoup plus que le côté opposé au médicament.

L’artère sur puce est conçue pour une implantation réversible de l’échantillon. L’appareil contient un réseau de microcanaux, une zone de chargement des artères et une zone d’inspection des artères séparée. Un microcanal est utilisé pour charger le segment artériel, et lorsque le puits de chargement est scellé, il est également utilisé comme canal de perfusion, pour reproduire le processus d’administration nutritive du sang artériel à un lit capillaire dans le tissu biologique. Une autre paire de microcanaux sert à fixer les deux extrémités du segment artériel. Enfin, la dernière paire de microcanaux est utilisée pour fournir des débits de superfusion, afin de maintenir l’activité physiologique et métabolique de l’organe en délivrant un milieu de maintien constant sur la paroi abluminale. Un appareil de chauffage thermoélectrique et une thermorésistance sont connectés à la puce et maintiennent des températures physiologiques au niveau de la zone d’inspection des artères.

Le protocole de chargement et de fixation de l’échantillon de tissu dans la zone d’inspection aide à comprendre comment cette approche reconnaît les fonctions de l’organe entier. Après immersion du segment de tissu dans le puits de chargement, le processus de chargement est entraîné par une seringue prélevant un débit constant de solution tampon à l’extrémité du canal de chargement. Cela provoque le transport de l’artère vers sa position dédiée. Ceci est fait avec des lignes de fixation fermées et de superfusion dans / sortie. Après l’arrêt de la pompe, une pression sous-atmosphérique est appliquée à travers l’un des canaux de fixation. Puis, après l’obturation du puits de chargement, le second canal de fixation est soumis à une pression sous-atmosphérique. Maintenant, l’artère est établie symétriquement dans la zone d’inspection et une pression transmurale est ressentie par le segment. Les canaux restants sont ouverts et la perfusion constante et la superfusion sont ajustées à l’aide de pompes à seringues séparées.

Des cellules sur copeaux ont été utilisées pour étudier de nombreux processus pathologiques. Par exemple, Alireza Mashaghi et ses collègues ont développé un modèle pour étudier le syndrome hémorragique viral, qui implique une perte d’intégrité vasculaire induite par le virus. Le modèle a été utilisé pour étudier la maladie à virus Ebola et pour étudier les médicaments anti-Ebola.

Peau sur puce

La peau humaine est la première ligne de défense contre de nombreux agents pathogènes et peut elle-même être sujette à diverses maladies et problèmes, tels que les cancers et l’inflammation. En tant que tel, les applications peau sur puce (SoC) comprennent les tests de produits pharmaceutiques et cosmétiques topiques, l’étude de la pathologie des maladies de la peau et de l’inflammation et la « création d’essais cellulaires automatisés non invasifs » pour tester la présence d’antigènes ou d’anticorps pouvant indiquer la présence d’un agent pathogène. Malgré la grande variété d’applications potentielles, relativement peu de recherches ont été menées sur le développement d’une peau sur puce par rapport à de nombreux autres organes sur puce, tels que les poumons et les reins. Des problèmes tels que le détachement de l’échafaudage de collagène des microcanaux, la différenciation cellulaire incomplète et l’utilisation prédominante de poly (diméthysiloxane) (PDMS) pour la fabrication de dispositifs, qui a montré qu’il lixiviait des produits chimiques dans des échantillons biologiques et ne pouvait pas être produit en série standardisation d’une plate-forme. Une difficulté supplémentaire est la variabilité de l’échafaudage de culture cellulaire, ou de la substance de base dans laquelle les cellules sont cultivées, utilisée dans les dispositifs peau sur puce. Dans le corps humain, cette substance est connue sous le nom de matrice extracellulaire.

La matrice extracellulaire (ECM) est composée principalement de collagène, et divers échafaudages à base de collagène ont été testés dans des modèles SoC. Le collagène a tendance à se détacher du squelette microfluidique pendant la culture en raison de la contraction des fibroblastes. Une étude a tenté de résoudre ce problème en comparant les qualités des échafaudages de collagène provenant de trois sources animales différentes: peau de porc, queue de rat et pattes de canard. D’autres études ont également rencontré des problèmes de décollement dus à la contraction, ce qui peut poser problème étant donné que le processus de différenciation complète de la peau peut prendre jusqu’à plusieurs semaines. Les problèmes de contraction ont été évités en remplaçant l’échafaudage de collagène par une matrice cutanée à base de fibrine, qui ne s’est pas contractée. Une plus grande différenciation et formation de couches cellulaires a également été rapportée dans la culture microfluidique par rapport à la culture statique traditionnelle, en accord avec les résultats antérieurs d’interactions cellule-cellule et cellule-matrice améliorées en raison de la perfusion dynamique, ou d’une perméation accrue à travers les espaces interstitiels en raison de la pression d’un flux continu de milieux. On pense que cette différenciation et cette croissance améliorées sont en partie le produit de la contrainte de cisaillement créée par le gradient de pression le long d’un microcanal dû à l’écoulement du fluide, ce qui peut également améliorer l’apport en nutriments aux cellules non directement adjacentes au milieu. Dans les cultures statiques, utilisées dans les équivalents cutanés traditionnels, les cellules ne reçoivent les nutriments dans le milieu que par diffusion, tandis que la perfusion dynamique peut améliorer le flux de nutriments à travers les espaces interstitiels, ou les espaces entre les cellules. Cette perfusion a également été démontrée pour améliorer la formation de jonction étanche de la couche cornée, la couche externe dure de l’épiderme, qui est la principale barrière à la pénétration de la couche superficielle de la peau.

La perfusion dynamique peut également améliorer la viabilité cellulaire, démontrée en plaçant un équivalent cutané commercial dans une plate-forme microfluidique qui prolonge la durée de vie attendue de plusieurs semaines. Cette étude précoce a également démontré l’importance des follicules pileux dans les modèles équivalents cutanés. Les follicules pileux sont la principale voie d’accès à la couche sous-cutanée pour les crèmes topiques et autres substances appliquées à la surface de la peau, une caractéristique que des études plus récentes n’ont souvent pas prise en compte.

Une étude a développé un SoC composé de trois couches, l’épiderme, le derme et la couche endothéliale, séparées par des membranes poreuses, pour étudier l’œdème, le gonflement dû à l’accumulation de liquide extracellulaire, une réponse commune à une infection ou à une blessure et une étape essentielle pour la réparation cellulaire. Il a été démontré que la pré-application de Dex, une crème stéroïdienne aux propriétés anti-inflammatoires, réduisait ce gonflement du SoC.