La científica investigadora de la Universidad de Rice, Maryam Elizondo, sostiene un andamio impreso en 3D grabado con ranuras para la deposición de células vivas para la implantación. El andamio facilita el crecimiento de nuevos tejidos a medida que se degrada. Al proteger las células en las ranuras a lo largo de las líneas impresas, Los investigadores de Rice diseñaron el andamio para permitir diferentes capas de tipo de tejido dentro de un andamio. Crédito:Jeff Fitlow / Rice University
¿Quién dijo que los bioingenieros no pueden seguir su ritmo? El equipo de Rice University dirigido por Antonios Mikos dice lo contrario con su desarrollo de un método maravilloso para sembrar sofisticados, Andamios de ingeniería de tejidos impresos en 3D con células vivas para ayudar a curar lesiones.
Los investigadores están literalmente tallando ranuras en hilos de plástico utilizados para construir los andamios. A continuación, se siembran las ranuras con células u otros agentes bioactivos que fomentan el crecimiento de tejido nuevo.
La estrategia protege las células del calor y las tensiones cortantes que probablemente las matarían en otros procesos de fabricación de andamios. También proporciona una forma de capas de células que, en última instancia, se convierten en diferentes tipos de tejido. como hueso y cartílago, en una plataforma mecánicamente estable.
La belleza de esto es que la impresora 3-D corta las ranuras en un termoplástico, inserta las células a la temperatura adecuada y crea un implante tridimensional, basado en imágenes médicas, en un solo proceso.
La investigación es el tema de un artículo en Bioimpresión .
A diferencia de los andamios de hidrogel de soporte celular que se están desarrollando en Rice y en otros lugares, este proceso crea implantes duros que se insertarían quirúrgicamente para curar el hueso, cartílago o músculo, Dijo Mikos. Como hidrogeles, los implantes biocompatibles se degradarían con el tiempo y dejarían solo tejido natural.
Una imagen de microCT muestra una rosca ranurada que sostiene el bioink de baja viscosidad. Son parte de un andamio impreso en 3D desarrollado en la Universidad de Rice para facilitar el crecimiento de tejido nuevo como huesos y cartílagos. Los andamios se degradan con el tiempo para dejar capas de tejidos naturales en su lugar. Crédito:Laboratorio de biomateriales de arroz
"La principal innovación aquí es nuestra capacidad para cargar espacialmente un andamio que está impreso en 3D con diferentes poblaciones de células y con diferentes moléculas bioactivas, "Dijo Mikos.
Hasta ahora, Los andamios impresos en 3D generalmente se sembraron con distribuciones uniformes de células, él dijo. "Si quisiéramos diferentes poblaciones de células en diferentes puntos del andamio, no podríamos hacer eso. Ahora podemos."
La científica investigadora de la Universidad de Rice, Maryam Elizondo, sostiene un bioscaffold grabado impreso en 3D para células vivas para su futura implantación. El andamio fomenta el crecimiento de tejidos en capas a medida que se degrada. Crédito:Jeff Fitlow / Rice University
"Las fibras son cilindros que grabamos con una aguja para darle un surco mientras imprime, "dijo Maryam Elizondo, científica investigadora de Rice, coautor principal del artículo con el ex alumno Luis Díaz-Gómez. Una vez que la ranura se establece y se enfría lo suficiente, la impresora luego deposita una tinta infundida con células. "Hacemos eso para cada fibra para cada capa del andamio".
Elizondo comparó los hilos acanalados, que tienen aproximadamente 800 micrones de ancho, a las conchas para tacos que mantienen el contenido dentro sin derramar; aquí, la adición de ranuras y reticulantes activados por rayos ultravioleta mantienen la tinta celular en el interior. Dijo que se tarda aproximadamente media hora en imprimir por completo un implante del tamaño de una miniatura.
Una imagen microCT muestra un andamio impreso en 3D con ranuras claras destinadas a la deposición de células vivas. Las líneas ranuradas retienen la tinta depositada durante el proceso de impresión. Los andamios se pueden hacer en cualquier forma, basado en imágenes médicas, para llenar el sitio de una herida. Crédito:Laboratorio de biomateriales de arroz
Mikos dijo que el andamio no se limita a las células. "También podemos cargar diferentes factores de crecimiento en diferentes niveles, ", dijo." Las temperaturas muy altas los desactivarían, pero aquí podemos depositar micropartículas cargadas con factor de crecimiento dentro de las ranuras a medida que se enfrían. Eso preservaría la bioactividad de la molécula.
"Este es un gran éxito para el Centro de Ingeniería de Tejidos Complejos, "Dijo sobre la colaboración multiuniversitaria que ayudó a crear." Ese fue el objetivo cuando construimos el centro:desarrollar materiales avanzados con propiedades únicas que se puedan usar para aplicaciones de ingeniería de tejidos que aborden necesidades clínicas no satisfechas. Y este es un ejemplo perfecto ".