Un organ-on-chip (organo su chip) è un dispositivo microfluidico, delle dimensioni di un vetrino, che riproduce in miniatura le funzioni essenziali di un organo umano. Coltivando cellule umane in microcanali con flussi e stimoli controllati, ricrea l’ambiente fisiologico e il comportamento di tessuti come polmone, fegato, rene, intestino o cuore.
L’obiettivo è superare i limiti dei due modelli tradizionali della ricerca biomedica:
| Modello | Limite |
|---|---|
| Colture cellulari statiche (in piastra) | troppo semplici, non riproducono l’organo |
| Sperimentazione animale | costosa, eticamente problematica, non sempre predittiva per l’uomo |
L’organ-on-chip combina due ingredienti: la microfluidica, che fornisce flussi di nutrienti e farmaci come la circolazione sanguigna, e la coltura di cellule umane organizzate in strutture tridimensionali realistiche. Il dispositivo può riprodurre stimoli meccanici fisiologici: il lung-on-a-chip, per esempio, simula la respirazione applicando cicli di stiramento alle cellule polmonari, e il flusso ricrea lo scorrere del sangue.
I vantaggi sono notevoli: testare farmaci e tossine su tessuto umano (più predittivo del modello animale), osservare in tempo reale la risposta cellulare, ridurre la sperimentazione animale e personalizzare il modello con cellule del singolo paziente. Collegando più chip-organo si possono costruire sistemi body-on-a-chip, che studiano come un farmaco viene metabolizzato e agisce su organi diversi.
L’organ-on-chip è una delle frontiere più promettenti dell’ingegneria biomedica, all’incrocio di microfluidica, ingegneria tessutale, microfabbricazione e biologia cellulare, con applicazioni nello sviluppo dei farmaci, nella tossicologia e nella medicina personalizzata.