Primer plano de una estructura tubular realizada mediante impresión simultánea y autoensamblaje entre óxido de grafeno y una proteína. Crédito:Profesor Alvaro Mata
Un equipo internacional de científicos ha descubierto un nuevo material que puede imprimirse en 3D para crear estructuras vasculares similares a tejidos.
En un nuevo estudio publicado hoy en Comunicaciones de la naturaleza , dirigido por el profesor Álvaro Mata en la Universidad de Nottingham y la Universidad Queen Mary de Londres, Los investigadores han desarrollado una forma de imprimir óxido de grafeno en 3D con una proteína que puede organizarse en estructuras tubulares que replican algunas propiedades del tejido vascular.
El profesor Mata dijo:"Este trabajo ofrece oportunidades en biofabricación al permitir la bioimpresión tridimensional de arriba hacia abajo simulada y el autoensamblaje de abajo hacia arriba de componentes sintéticos y biológicos de una manera ordenada desde la nanoescala. Aquí, estamos biofabricando estructuras fluídicas de tipo capilar a microescala que son compatibles con las células, exhiben propiedades fisiológicamente relevantes, y tener la capacidad de soportar el flujo. Esto podría permitir la recreación de la vasculatura en el laboratorio y tener implicaciones en el desarrollo de fármacos más seguros y eficientes. lo que significa que los tratamientos podrían llegar a los pacientes mucho más rápidamente ".
Material con propiedades notables
El autoensamblaje es el proceso mediante el cual múltiples componentes pueden organizarse en estructuras más grandes y bien definidas. Los sistemas biológicos se basan en este proceso para ensamblar de manera controlable bloques de construcción moleculares en materiales complejos y funcionales que exhiben propiedades notables, como la capacidad de crecer, reproducir exactamente, y realizar funciones robustas.
Imagen de microscopía electrónica de barrido que muestra células endoteliales que crecen en la superficie de las estructuras tubulares impresas. Crédito:Profesor Alvaro Mata
El nuevo biomaterial se fabrica mediante el autoensamblaje de una proteína con óxido de grafeno. El mecanismo de ensamblaje permite que las regiones flexibles (desordenadas) de la proteína se ordenen y se adapten al óxido de grafeno, generando una fuerte interacción entre ellos. Controlando la forma en que se mezclan los dos componentes, es posible guiar su ensamblaje a múltiples escalas de tamaño en presencia de células y en estructuras complejas y robustas.
Luego, el material se puede utilizar como un bioenlace de impresión 3-D para imprimir estructuras con geometrías intrincadas y resoluciones de hasta 10 um. El equipo de investigación ha demostrado la capacidad de construir estructuras de tipo vascular en presencia de células y que exhiben propiedades químicas y mecánicas biológicamente relevantes.
Corte transversal de una estructura tubular bioimpresa con células endoteliales (verdes) incrustadas dentro de la pared. Crédito:Profesor Alvaro Mata
El Dr. Yuanhao Wu es el investigador principal del proyecto. Ella dijo:"Hay un gran interés en desarrollar materiales y procesos de fabricación que emulen los de la naturaleza. Sin embargo, la capacidad de construir materiales y dispositivos funcionales robustos mediante el autoensamblaje de componentes moleculares ha sido hasta ahora limitada. Esta investigación presenta un nuevo método para integrar proteínas con óxido de grafeno por autoensamblaje de una manera que se puede integrar fácilmente con la fabricación aditiva para fabricar fácilmente dispositivos biofluídicos que nos permiten replicar partes clave de tejidos y órganos humanos en el laboratorio ".
