Las proteínas fibrosas como el colágeno y el fibrinógeno forman una fina capa sólida en la superficie de una solución acuosa similar a la "piel" que se forma en la leche tibia. según un equipo de investigadores de Penn State, que creen que este hallazgo podría conducir a una bioimpresión e ingeniería de tejidos más eficientes.

En el cuerpo humano Las proteínas fibrosas brindan soporte estructural a las células y tejidos y ayudan en la biomecánica. El colágeno constituye el 80% de nuestra piel y el 10% de nuestros músculos, mientras que el fibrinógeno ayuda a la coagulación de la sangre formando el hidrogel de fibrina.

"Las soluciones de proteína de colágeno y fibrinógeno se utilizan ampliamente como precursores de hidrogeles de colágeno y fibrina en aplicaciones de ingeniería de tejidos, "dijo Hemanth Gudapati, estudiante de posgrado en ciencias de la ingeniería y mecánica. "Esto se debe a que el colágeno y la fibrina, que se utilizan como materiales estructurales para la ingeniería de tejidos similares a su función en el cuerpo humano, no son tóxicos, biodegradable e imita los microambientes naturales de las células ".

Gudapati y otros investigadores informan:en Materia blanda , por primera vez que las proteínas fibrosas forman una capa sólida en la superficie del agua debido a la agregación de proteínas en la interfaz aire / agua. Esta capa sólida interfiere con las mediciones precisas de la reología de la solución, que es el estudio de las propiedades de los fluidos como el flujo. Previamente, solo se demostró que el otro tipo principal de proteína, Proteinas globulares, formó estas capas sólidas en la interfaz aire / agua.

Las mediciones de reología precisas son vitales para una bioimpresión exitosa. La medición de la viscosidad es importante para identificar qué soluciones de proteínas son potencialmente imprimibles. y para detectar inconsistencias en el comportamiento del flujo entre diferentes lotes de proteínas fibrosas.

"El colágeno y el fibrinógeno se extraen de los animales, y su comportamiento de flujo cambia de un lote a otro y con el tiempo, "Dijo Gudapati.

Esto a su vez conduce a un desafío para obtener resultados de bioimpresión consistentes.

"La medición precisa del comportamiento del flujo ayuda a la entrega confiable o consistente de las soluciones de proteínas durante la bioimpresión, "Esto ayuda en la fabricación de cosas como dispositivos fiables de órgano en chip y modelos de enfermedades", dijo Gudapati.

Una posible solución para una medición precisa es agregar un tensioactivo como polisorbato 80 para evitar la formación de una película en la interfaz aire / agua.

La investigación también identifica las concentraciones de soluciones de proteínas que son potencialmente imprimibles mediante bioimpresión de inyección de tinta. junto con la identificación de los parámetros operativos de bioimpresión.

Gudapati dijo que hubo otros hallazgos en su investigación que requerirán una mayor investigación. Estos incluyeron la posibilidad de que las proteínas fibrosas agregadas en la interfaz aire / agua puedan liberarse de la interfaz y que estos agregados de proteínas puedan causar una mayor acumulación de proteínas en las soluciones.

"La agregación de masa adicional podría ser una de las razones de la mala alineación de las fibras de colágeno o la mala resistencia mecánica de la fibrina fuera del cuerpo, es decir., in vitro, Cuáles son los desafíos a los que se enfrentan las aplicaciones de la ingeniería de tejidos en la actualidad, "Dijo Gudapati.

El trabajo se realizó en el laboratorio de Ibrahim Ozbolat, Hartz Family Career Development Profesor Asociado de Ciencias de la Ingeniería y Mecánica, en colaboración con Ralph Colby, profesor de ciencia e ingeniería de materiales e ingeniería química.

"El trabajo del Dr. Colby con soluciones de proteínas globulares influyó en nuestro trabajo, "Dijo Gudapati." Por ejemplo, nos dimos cuenta de que las proteínas fibrosas podrían comportarse de manera similar a las proteínas globulares en la interfaz aire / agua al comienzo de nuestra investigación ".