La barrera hematoencefálica (BHE) es una estructura vascular altamente especializada que regula el intercambio de moléculas entre la circulación sanguínea y el sistema nervioso central (SNC). Está formada principalmente por células endoteliales, asociadas a pericitos y astrocitos, que junto con neuronas y microglía forman la unidad neurovascular. Las células endoteliales constituyen la barrera física y regulan el transporte de sustancias, mientras que los pericitos y astrocitos contribuyen al mantenimiento de su integridad y función. En conjunto, estos componentes permiten proteger el tejido cerebral y mantener su homeostasis. Esta función protectora también constituye uno de los principales obstáculos para el desarrollo de terapias dirigidas al cerebro. Las moléculas pueden atravesar la BHE mediante diferentes mecanismos de transporte, mientras que proteínas transportadoras de membrana regulan selectivamente el ingreso y egreso de numerosas sustancias.
Durante años, el estudio de la BHE se apoyó principalmente en modelos animales. Sin embargo, estos modelos presentan diferencias con la fisiología humana que pueden afectar características relevantes para el transporte de sustancias.
Entre los modelos in vitro, el sistema Transwell® constituye una herramienta ampliamente utilizada para estudiar la función de la BHE. En su configuración más sencilla, las células endoteliales se cultivan sobre una membrana porosa que separa dos compartimentos, permitiendo evaluar la integridad de la barrera mediante la medición de la resistencia eléctrica transendotelial (TEER) y estudiar el pasaje de sustancias mediante ensayos de permeabilidad. Estos sistemas también pueden incorporar otros componentes de la unidad neurovascular, como astrocitos y pericitos, mediante diferentes configuraciones de cocultivo, aumentando así su complejidad y relevancia fisiológica. Los modelos Transwell® ofrecen además condiciones experimentales controladas y una relativamente sencilla implementación y reproducibilidad. Sin embargo, al tratarse de sistemas predominantemente estáticos, no reproducen el flujo sanguíneo ni las fuerzas de cizallamiento (shear stress) a las que están expuestas las células endoteliales in vivo. La incorporación de estas características dinámicas constituye uno de los principales avances de los modelos microfluídicos de BHE desarrollados en los últimos años.
En este contexto surgieron los sistemas blood-brain barrier-on-a-chip (BBB-on-a-chip), dispositivos microfluídicos diseñados para reproducir algunos aspectos estructurales y funcionales de la BHE humana. Estos sistemas pueden incorporar células endoteliales, pericitos y astrocitos en canales por los que circula el medio de cultivo. La combinación de múltiples tipos celulares, arquitectura tridimensional y flujo dinámico permite estudiar la BHE en condiciones más próximas a su entorno fisiológico que los cultivos estáticos tradicionales.
Los BBB-on-a-chip pueden utilizarse para evaluar el transporte de nuevos compuestos a través de la BHE durante el desarrollo de fármacos, estudiar alteraciones de la barrera asociadas a enfermedades y analizar estrategias destinadas a mejorar la llegada de medicamentos al SNC. Algunos modelos incorporan células derivadas de células madre pluripotentes inducidas (iPSC) abriendo la posibilidad a terapias personalizadas. También comienzan a desarrollarse plataformas que integran la BHE con organoides cerebrales u otros órganos en chip, ampliando las posibilidades de estudio.
Si bien los BBB-on-a-chip representan un avance hacia modelos humanos más fisiológicamente relevantes, aún existen desafíos relacionados con su estandarización, reproducibilidad y validación para distintos contextos de uso. Superar estas limitaciones será fundamental para ampliar su aplicación en investigación y favorecer su futura aceptación regulatoria. Los avances alcanzados hasta el momento posicionan a estas plataformas como herramientas prometedoras para estudiar enfermedades neurológicas y evaluar el desarrollo y transporte de nuevas terapias dirigidas al sistema nervioso central.
Para saber más sobre neurociencia sin animales y organoides cerebrales:
https://metodos-alternativos.com.ar/semana-del-cerebro-neurociencia-sin-animales/blog/
Referencia
1- Advanced Drug Delivery Reviews (2026). Engineering the blood–brain barrier on chip: advances in preclinical drug penetration and disease modeling. https://doi.org/10.1016/j.addr.2026.115881
2- Review may 2026. Recent advances in blood-brain barrier-on-a-chip models. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1742706125002144