MADRID, 12 Sep. (EUROPA PRESS) -
Científicos de China han creado un sistema alveolar modelo que imita la acción respiratoria del pulmón humano y permite visualizar los patrones de flujo dentro de los alvéolos, según publican en la revista 'Biomicrofluidics'.
El chip que han diseñado incluye tubos dispuestos como la estructura de un punto de bifurcación en la red bronquial. La capa superior del chip está hecha de un polímero flexible moldeado en pequeños tubos que imitan la estructura alveolar. La capa inferior es de vidrio, lo que permite a los autores visualizar el flujo de fluidos a través de los tubos.
Los alvéolos son las unidades funcionales básicas del sistema respiratorio humano y actúan como diminutos sacos de aire que intercambian gases. El aire inhalado por la boca y la nariz fluye hacia los pulmones a través de la estructura ramificada de los bronquios, y los alvéolos aparecen en las secciones profundas de esta red.
Para comprender y tratar plenamente las enfermedades respiratorias, es importante determinar el patrón de flujo del aire y las partículas a través de los alvéolos. Ahora, los científicos del Instituto de Tecnología de Harbin (China), para imitar la respiración, los científicos idearon un sistema en el que el gas se presurizaba de forma sinusoidal y se bombeaba alrededor de los tubos flexibles. Esto crea un ciclo de inhalación y exhalación similar al de la respiración.
Para estudiar los patrones de flujo en el sistema, el grupo añadió pequeñas esferas rojas de poliestireno al fluido que circulaba por los tubos. Estas esferas les permitieron fotografiar el movimiento del fluido al ser empujado a través de los tubos por el aparato de respiración artificial.
Las ramificaciones posteriores en la red bronquial se conocen como generaciones, y el equipo descubrió patrones de flujo diferentes para las distintas generaciones. En el pulmón humano, los alvéolos aparecen en la decimoquinta generación y permanecen presentes durante las generaciones hasta la 23. Los investigadores descubrieron un cambio en el patrón de flujo entre las generaciones 19 y 20 y las 21 y 22.
"El patrón de flujo alveolar de la 19 generación está dominado por el flujo de vórtice --explica el autor Yonggang Zhu--. Los patrones de flujo alveolar de la 20 generación son similares a los de la 19, pero algo comprimidos".
Los investigadores observaron un cambio en la siguiente generación.
"El patrón de flujo alveolar en la 21 generación tiene tanto flujo de vórtice como flujo radial. La región del vórtice es mucho más pequeña que la del flujo radial. Cuando el flujo llega a la 22 generación, el flujo de vórtice desaparece por completo y sólo se observa el flujo radial", señala Zhu.
Los autores también encontraron indicios de un comportamiento caótico cerca del centro del vórtice. Afirmaron que es necesario seguir investigando para comprender plenamente esto, pero consideraron que el estudio actual proporciona una buena base para investigaciones más profundas.
Con el modelo, los investigadores podrán estudiar los cambios en los patrones de flujo en los alvéolos debido a enfermedades como el enfisema y la EPOC.
