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Las ayudas bioprinting acústicas de la tecnología introducen las células nerviosas en la estructura esférica de la jaula

Las pequeñas jaulas se pueden producir microscópico en TU Wien (Viena). Sus orificios de la rejilla son solamente algunos micrómetros de tamaño, haciéndoles el ideal para las células de explotación agrícola y permitiendo que el tejido vivo crezca en una forma muy específica. Este nuevo campo de la investigación se llama “Biofabrication”.

En una colaboración con la Universidad de Stanford, las células nerviosas ahora se han introducido en las estructuras esféricas de la jaula usando tecnología bioprinting acústica, de modo que el tejido de nervio multicelular pueda convertirse allí. Es incluso posible crear conexiones de nervio entre las diversas jaulas. Para controlar las células nerviosas, las ondas acústicas fueron utilizadas como pinzas acústicas.

Jaulas dadas forma fútbol

Si usted presenta las células vivas con cierto marco, usted puede influenciar fuertemente su comportamiento,”. “la impresión 3D habilita la producción de alta precisión de estructuras del andamio, que se pueden entonces colonizar con las células para estudiar cómo el tejido vivo crece y cómo reacciona.”

Aleksandr Ovsianikov, profesor y culata de cilindro, 3D-Printing y grupo de investigación de Biofabrication, instituto para la ciencia material y tecnología de materiales, TU Wien

Para crecer un gran número de células nerviosas en un pequeño espacio, el equipo de investigación decidía utilizar las supuestas formas geométricas de los “buckyballs” - hechas de los pentágonos y de los hexágonos que se asemejan a un fútbol microscópico.

“Los orificios de los buckyballs son bastante grandes permitir que las células emigren en la jaula, pero cuando se unen las células, pueden salir no más de la jaula,” explican al Dr. Wolfgang Steiger, que trabajó en la impresión de alta precisión 3D para los usos del biofabrication como parte de su disertación.

Las jaulas minúsculas del buckyball eran manufacturadas usando un proceso conocido como polimerización del dos-fotón: un de rayo láser enfocada se utiliza para comenzar un proceso químico en los puntos específicos en un líquido, que hace el material endurecer en exacto estos puntos.

Navegando el punto focal de rayo láser a través del líquido de una manera bien-controlada, los objetos tridimensionales se pueden producir con la precisión extremadamente alta.

Ondas acústicas como pinzas

No sólo crear los buckyballs, pero también el montaje de las células en estas bolas con orificios de la microescala es muy desafiadores. Una tecnología bioprinting acústica tridimensional innovadora desarrollada en la Facultad de Medicina de Stanford, con éxito dirigida este reto.

Profesor Utkan Demirci co-dirige el centro amarillo en Stanford para la detección de cáncer temprana y su grupo de investigación, es decir, el Biosensing y el MEMS acústico en el remedio (laboratorio de BAMM) utiliza ondas acústicas en usos biomédicos de detectar biomarkers del cáncer a bioprinting modelos tridimensionales del tejido a detectar.

“Generamos oscilaciones acústicas en la solución en la cual las células están situadas. Las células siguen las ondas acústicas como ratas siguen al gaitero de varios colores de Hamelin como en la leyenda en el proceso, nodos de la forma de la oscilación en ciertos puntos - similares a una hilera vibrante”, dice a profesor Demirci.

En estos puntos nodales, el líquido es comparativamente estático. Si las células están situadas en estos puntos, sigue habiendo allí; por todas partes son separadas por la onda acústica. Las células por lo tanto se mueven a los sitios donde no se giran alrededor - y aquí es adonde los buckyballs fueron puestos.

La onda acústica se puede utilizar así en una manera muy bien-controlada, casi como las pinzas, de dirigir las células a la situación deseada.

“Las ondas acústicas nos permitieron llenar las estructuras del andamio mucho más denso y eficientemente que habría sido posible con métodos convencionales de colonización de la célula,” denuncia Tanchen Ren, doctorado, del grupo de investigación de profesor Demirci.

Una vez que los buckyballs habían sido colonizados con éxito con las células nerviosas de esta manera, formaron conexiones con las neuronas de buckyballs vecinos.

“Vemos potencial enorme aquí para usar la impresión 3D para crear y estudiar redes neuronales de una manera apuntada,” dice Aleksandr Ovsianikov. “De esta manera, las preguntas biológicas importantes pueden ser investigadas a cuál no tendría de otra manera ningún acceso experimental directo.”

Source:
Journal reference:

Ren, T., et al. (2020) Enhancing cell packing in buckyballs by acoustofluidic activation. Biofabrication. doi.org/10.1088/1758-5090/ab76d9.