Un nuevo proceso automatizado imprime un andamio de hidrogel basado en péptidos que contiene células distribuidas uniformemente. Los andamios mantienen bien sus formas y facilitan con éxito el crecimiento celular que dura semanas.

La 'bioimpresión', la impresión 3D que incorpora células vivas, tiene el potencial de revolucionar la ingeniería de tejidos y la medicina regenerativa. Los científicos han experimentado con "bioenlaces" naturales y sintéticos para imprimir andamios que mantienen las células en su lugar a medida que crecen y forman un tejido con una forma específica. Pero existen desafíos con la supervivencia celular. Bioenlaces naturales, como gelatina y colágeno, necesitan ser tratados con productos químicos o luz ultravioleta para mantener su forma, que afecta la viabilidad celular. Los hidrogeles de polímero sintético probados hasta la fecha también requieren el uso de productos químicos agresivos y condiciones que amenazan la supervivencia celular.

La bioingeniera de KAUST, Charlotte Hauser, dirigió un equipo de investigadores para desarrollar un proceso de bioimpresión que utiliza péptidos ultracortos como base de la tinta de andamiaje. Diseñaron tres péptidos usando diferentes combinaciones de los aminoácidos isoleucina, lisina fenilalanina y ciclohexilalanina.

Para la impresión real, el equipo utilizó una novedosa boquilla de triple entrada. El bioenlace peptídico entra en una entrada, una solución tampón entra en otra, y las células se añaden a través de un tercio. Esto permite que la tinta peptídica se mezcle gradualmente con la solución tampón y luego se combine con las células en la salida de la boquilla. Una vez que se expulsa la tinta, se solidifica instantáneamente, capturando las células dentro de su estructura.

"Es un desafío encontrar un biomaterial compatible con las células que respalde la supervivencia celular a largo plazo y que también sea imprimible, ", dice el estudiante de doctorado Hepi Hari Susapto." Nuestros bioenlaces hechos de hidrogeles de péptidos ultracortos autoensamblados abordan de manera eficiente este desafío ".

El equipo pudo imprimir cilindros de hasta cuatro centímetros de altura, como en la imagen de arriba, y una nariz humana, que todos mantuvieron bien sus formas.

Fibroblastos humanos, Las células madre mesenquimales de la médula ósea humana y las neuronas del cerebro de ratón sobrevivieron y proliferaron bien dentro de la matriz de hidrogel. Los científicos también indujeron a las células madre mesenquimales de la médula ósea a diferenciarse dentro de un andamio impreso en tejido elástico similar a un cartílago en un período de cuatro semanas.

El equipo ahora está trabajando para cambiar la química de la superficie de sus bioenlaces para que se parezcan más al entorno celular del cuerpo humano.

"Nuestro siguiente paso es bioimprimir modelos de enfermedades en 3D y órganos en miniatura para la detección y el diagnóstico de drogas de alto rendimiento, ", dice Hauser." Esto podría ayudar a reducir el tiempo y el costo de buscar medicamentos más eficaces y personalizados ".