Los tejidos y órganos de ingeniería se han cultivado con varios grados de éxito en los laboratorios durante muchos años. Muchos de ellos han utilizado un enfoque de andamiaje en el que las células se siembran sobre estructuras de soporte biodegradables que proporcionan la arquitectura subyacente del órgano o tejido deseado.

Pero los andamios pueden ser problemáticos; en última instancia, deberían degradarse y desaparecer, pero sincronizar esa descomposición para que coincida con la maduración del órgano es complicado, ya veces los subproductos de la degradación pueden ser tóxicos. Los andamios también pueden interferir con el desarrollo de conexiones de célula a célula, que son importantes para la formación de tejidos funcionales.

Ahora, un equipo de investigación dirigido por Eben Alsberg, el profesor Richard and Loan Hill de bioingeniería y ortopedia en la Universidad de Illinois en Chicago, ha desarrollado un proceso que permite la impresión tridimensional de tejidos biológicos sin andamios utilizando "tinta" compuesta únicamente de células madre. Informan sus resultados en la revista Materiales Horizontes .

"Nuestra plataforma de impresión de celda única permite la impresión 3-D de celdas sin un soporte de andamio clásico utilizando un baño de perlas de hidrogel temporal en el que se realiza la impresión, "Dijo Alsberg.

Las perlas de hidrogel de escala micrométrica permiten que la boquilla de la impresora 3D se mueva a través de ella y deposite células con una resistencia mínima al movimiento de la boquilla o la expulsión de las células. Las perlas de gel sostienen las células a medida que se imprimen, las mantienen en su lugar y conservan su forma.

Una vez que las células se imprimen en la matriz de perlas de hidrogel, está expuesto a la luz ultravioleta, que entrelaza las cuentas juntas, en efecto, congelándolos en su lugar. Esto permite que las celdas impresas se conecten entre sí, maduran y crecen dentro de una estructura estable. El medio que baña las células fluye fácilmente a través de las perlas de gel reticuladas y se puede cambiar según sea necesario para proporcionar nutrientes frescos y eliminar los productos de desecho producidos por las células. Las perlas de hidrogel se pueden quitar agitando suavemente, o controlando su degradación, dejando atrás el tejido intacto.

"El baño de perlas de hidrogel tiene propiedades únicas que permiten tanto la impresión del biotintado solo para células en arquitecturas complejas, y la posterior estabilización temporal de estas estructuras solo de células para permitir que se formen las uniones célula-célula, ", Dijo Alsberg." Usando la química podemos regular cuándo desaparecen las perlas ".

Las células que utilizó el equipo de Alsberg son células madre, aquellas que pueden diferenciarse en una amplia variedad de otros tipos de células. Utilizaron las células madre para imprimir en 3D una oreja de cartílago y un "fémur" del tamaño de un roedor en el baño de perlas de hidrogel. Las celdas que imprimieron pudieron formar estables, conexiones célula-célula a través de proteínas especializadas.

"Por primera vez, Las construcciones de solo células se pueden imprimir en formas intrincadas que se componen de diferentes tipos de células sin un portador de hidrogel o un andamio tradicional que luego se puede estabilizar durante un período de un día a semanas. Hemos demostrado que los agregados celulares se pueden organizar y ensamblar utilizando esta estrategia para formar tejidos funcionales más grandes, que puede ser valioso para la ingeniería de tejidos o la medicina regenerativa, detección de drogas y como modelos para estudiar la biología del desarrollo, "Dijo Alsberg.