Thomas E. Angelini, Doctor., Profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de la Universidad de Florida y su grupo de investigación, el laboratorio de Soft Matter Engineering ha fabricado con éxito microhaces vivos a partir de células de glioblastoma y material extracelular (ECM) incrustado en un medio de soporte de microgel empaquetado. Posteriormente caracterizaron las propiedades físicas de las vigas y compararon sus resultados con los modelos tradicionales de ingeniería mecánica. Para su sorpresa, estos microscópicos, Las estructuras delicadas se comportan de manera muy parecida a las vigas macizas que se utilizan en la construcción de edificios cotidianos. "Nos complació y entusiasmó ver que nuestros microhaces, solo 50 a 200 µm de diámetro, actuó de acuerdo con los principios mecánicos para otros modelos como grandes vigas de acero, ", dijo S. Tori Ellison. Ellison es un estudiante de doctorado en Ingeniería Mecánica y Aeroespacial que es asesorado por el Dr. Angelini y es el co-primer autor del artículo publicado que resultó de esta investigación.

Para probar sistemáticamente las variables que controlan la mecánica de microhaz ECM de celda, los investigadores variaron la densidad celular, Concentración de ECM, diámetro del microhaz, y las propiedades materiales del medio circundante. Encontraron una cascada de comportamientos impulsados ​​por células, incluido el pandeo de la viga, ruptura, y contracción axial. Modificando las teorías mecánicas clásicas, Descubrieron principios básicos de la mecánica de microhaz de tejidos que se pueden generalizar a los tipos de células. ECM, y materiales de apoyo a la bioimpresión. "Estos principios fundamentales pueden extenderse a otras formas como láminas y tubos, permitir un futuro orientado a los componentes del diseño mecánico en la ingeniería de tejidos y la biofabricación en el que la estabilidad y la inestabilidad se programan en el proceso de maduración del tejido, "dijo Cameron Morley, co-primer autor. Morely también es un Ph.D. en Ingeniería Mecánica y Aeroespacial. estudiante guiado por el Dr. Angelini.

Su descubrimiento de gran avance, que tiene implicaciones significativas en las estrategias de biofabricación 3-D y el diseño de ensamblajes multicelulares dinámicos en medicina regenerativa, así como aplicaciones de ingeniería de tejidos, se publica en la edición de julio de Comunicaciones de la naturaleza .

Los resultados de esta investigación se utilizarán en un nuevo y emocionante proyecto que el Dr. Angelini y su equipo de ingeniería de materia blanda acaban de comenzar. que implica el desarrollo de modelos avanzados de tejido hepático en 3D para aplicaciones de desarrollo de fármacos. "BioFabUSA, un Instituto de Fabricación de EE. UU. financiado por el Departamento de Defensa, dirigido por The Advanced Regenerative Manufacturing Institute (ARMI), está financiando el proyecto ".

Según la propuesta de proyecto, el objetivo es desarrollar microtejidos que puedan utilizarse en aplicaciones comerciales de desarrollo de fármacos. El objetivo de la investigación es generar micro-tejidos hepáticos biofabricados in vitro de dimensiones y composición celular definidas, que tendrá altos niveles de reproducibilidad en términos de metrología, función celular, y sensibilidad celular a fármacos y compuestos de prueba.

La propuesta describe tres componentes:

1. Un nuevo sistema de cultivo biológico y tridimensional que facilita preciso, bioimpresión 3D de alta resolución de múltiples componentes, monitorización y análisis de micro-tejidos, y mantenimiento de micro-tejidos a través del intercambio de medios o pasaje;
2. Combinaciones de células hepáticas y materiales extracelulares impresos en 3D en numerosas microestructuras diferentes que serán monitoreadas para criterios de respuesta; y
3. Soluciones avanzadas de automatización e ingeniería.

El proyecto será una estrecha colaboración entre UF y socios de la industria. Los investigadores del proyecto prevén que sus resultados conducirán a nuevos productos, incluidos los micro-tejidos empaquetados que pueden utilizarse para modelar la toxicidad hepática humana de compuestos farmacéuticos en el desarrollo y la prueba de fármacos avanzados.

Este proyecto también producirá la instrumentación, técnicas, y ensayos necesarios para bio-fabricar pequeños sustitutos de una multitud de diferentes tipos de tejido en la siguiente fase de la investigación.

El Dr. Angelini resumió el trabajo de su equipo, "El compromiso dedicado de nuestro laboratorio a demostrar las bases sólidas de nuestro sistema de cultivo 3-D de bio-fabricación nos convierte en un socio confiable de elección en este esfuerzo innovador para llevar medicamentos y tratamientos efectivos al mercado de una manera más segura y segura. mas rapido de una manera menos costosa ".

"Los investigadores de ingeniería están contribuyendo cada vez más directamente en la investigación de la traducción clínica que podría resultar en beneficios sólidos e inmediatos que impactan a las personas y las poblaciones. Lo que hicieron el Dr. Angelini y sus estudiantes fue ejemplar de Nuevos Ingenieros que transformarán la sociedad del futuro, "concluyó el Dr. Forrest Masters, Decano Asociado de Investigación de la Facultad de Ingeniería Herbert Wertheim.