Análises computacionais da plataforma microfluídica nacional CHIP-Eny bioinspirada no microambiente de feridas crônicas

Abstract

Introdução: As feridas crônicas, especialmente as de origem diabética, representam um desafio clínico crescente, demandando estratégias inovadoras para estudo e desenvolvimento de terapias eficazes. Nesse contexto, dispositivos do tipo Organ-on-a-Chip (OoC) têm ganhado destaque como ferramentas promissoras por sua capacidade de simular microambientes fisiológicos em plataformas controladas. Este trabalho apresenta o desenvolvimento do dispositivo microfluídico CHIP-Eny, uma plataforma OoC projetada para o estudo da angiogênese e cicatrização em feridas diabéticas. Objetivos: O objetivo principal foi desenvolver, modelar, simular e validar um protótipo funcional com tecnologia nacional, aplicando conceitos de engenharia biomédica, microfabricação e modelagem matemática. Os objetivos específicos incluíram: (i) revisão sistemática da literatura sobre dispositivos OoC; (ii) projeto e fabricação de protótipos com resinas biocompatíveis via impressão 3D; (iii) modelagem matemática por meio da abordagem Bond Graph; (iv) simulações computacionais em ambiente in silico; e (v) validação estrutural e biológica in vitro. Metodologia: Foram desenvolvidas dez versões iterativas do CHIP-Eny, com destaque para as versões V9 e V10, que apresentaram melhor desempenho microfluídico e estrutural. As simulações numéricas com OpenFOAM e SolidWorks permitiram otimizações geométricas precisas, garantindo fluxo laminar, distribuição uniforme de tensões e compatibilidade com bombas peristálticas. A modelagem Bond Graph representou adequadamente os acoplamentos físicos e bioquímicos do sistema. Resultados: As versões finais do dispositivo, especialmente V9 e V10, foram validadas experimentalmente com sucesso, demonstrando vedação eficaz, integridade estrutural, biocompatibilidade e aderência celular em modelos 2D e 3D, mesmo sob fluxo dinâmico. Esses resultados confirmam o potencial do CHIP-Eny como uma ferramenta translacional para aplicações laboratoriais e futuras investigações clínicas. Conclusão: Como resultado do processo integrado de desenvolvimento, foi depositada a patente nacional do dispositivo (BR 20 2025 004913 4), e estabelecida parceria institucional com o CNPEM, incluindo visitas técnicas e treinamentos. A expectativa futura é de continuidade do projeto em ensaios pré-clínicos e inserção do produto no mercado por meio de uma spin-off acadêmica, consolidando um ciclo completo de inovação dentro da universidade.