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O processo novo permite a impressão 3D de tecidos biológicos sem andaimes

Os tecidos e os órgãos projetados foram crescidos com vários graus de sucesso nos laboratórios por muitos anos. Muitos deles usaram uma aproximação do andaime onde as pilhas fossem semeadas nas estruturas de suporte biodegradáveis que fornecem a arquitetura subjacente do órgão ou do tecido desejado.

Mas os andaimes podem ser problemáticos -- finalmente, devem degradar e desaparecer, mas sincronismo que a decomposição para coincidir com a maturação do órgão é complicada, e às vezes os byproducts da degradação podem ser tóxicos. Os andaimes igualmente podem interferir com a revelação das conexões da pilha-à-pilha, que são importantes para a formação de tecidos funcionais.

Agora, uma equipa de investigação conduzida por Eben Alsberg, o professor de Richard e de monte do empréstimo da tecnologia biológica e da ortopedia nas Universidades de Illinois em Chicago, desenvolveram um processo que permitisse a impressão 3D dos tecidos biológicos sem andaimes usando a “tinta” compo somente de células estaminais. Relatam seus resultados nos horizontes dos materiais do jornal.

Nossa pilha que imprime somente a plataforma permite a impressão 3D das pilhas sem um apoio clássico do andaime usando um banho provisório do grânulo do hydrogel em que a impressão ocorre.”

Eben Alsberg, Universidades de Illinois em Chicago

Os grânulos do hydrogel da mícron-escala permitem o bocal da impressora 3D ao movimento com ele e depositam pilhas com resistência mínima a esse movimento do bocal ou à ejecção das pilhas. Os grânulos do gel apoiam as pilhas como são imprimidos e mantêm-nas no lugar e preservam-nos sua forma.

Uma vez que as pilhas são imprimidas na matriz do grânulo do hydrogel, está expor à luz UV, que liga os grânulos junto, de facto congelando os no lugar. Isto deixa as pilhas impressas conectar um com o otro, amadurecer-se e crescer dentro de uma estrutura estável. Os media que banha as pilhas passam facilmente pelos grânulos ligados do gel e podem ser mudados para fora como necessário para fornecer nutrientes frescos e para dispr dos restos da produção feitos pelas pilhas. Os grânulos do hydrogel podem ser removidos com a agitação delicada, ou do controlo de sua degradação, saindo do tecido intacto atrás.

“O banho do grânulo do hydrogel tem as propriedades originais que permitem ambos a impressão do bioink da pilha-somente em arquiteturas complexas, e estabilização provisória subseqüente destas estruturas da pilha-somente a permitir junções da pilha-pilha formar,” Alsberg disse. “Usando a química nós podemos então regular quando os grânulos partem.”

A equipe do Alsberg das pilhas usada é células estaminais -- aqueles que podem se diferenciar em uma grande variedade da outra pilha dactilografam. Usaram as células estaminais à cópia 3D uma orelha da cartilagem e um “fémur roedor-feito sob medida” no banho do grânulo do hydrogel. As pilhas que imprimiram podiam formar o estábulo, conexões da pilha-pilha através das proteínas especializadas.

“Pela primeira vez, as construções da pilha-somente podem ser imprimidas nos formulários intrincados que são compo de tipos diferentes da pilha sem um portador do hydrogel ou um andaime tradicional que possam então ser estabilizados por um período de um dia às semanas. Nós demonstramos que os agregados da pilha podem ser organizados e montado usando esta estratégia aos tecidos funcionais maiores do formulário, que podem ser valiosos para a engenharia do tecido ou a medicina regenerativa, selecção da droga e como os modelos para estudar a biologia desenvolvente,” Alsberg dissemos.

Source:
Journal reference:

Alsberg, E. et al. (2019) Individual cell-only bioink and photocurable supporting medium for 3D printing and generation of engineered tissues with complex geometries. Materials Horizons. doi.org/10.1039/C9MH00375D.