Utilizando azúcar, silicona y una impresora 3-D, un equipo de bioingenieros de la Universidad de Rice y cirujanos de la Universidad de Pensilvania han creado un implante con una intrincada red de vasos sanguíneos que apunta hacia un futuro de tejidos y órganos de reemplazo en crecimiento paratrasplante.
La investigación puede proporcionar un método para superar uno de los mayores desafíos de la medicina regenerativa: cómo suministrar oxígeno y nutrientes a todas las células en un implante de órganos o tejidos artificiales que tarda días o semanas en crecer en el laboratorio antes de la cirugía.
El nuevo estudio fue realizado por un equipo de investigación dirigido por Jordan Miller, profesor asistente de bioingeniería en Rice, y Pavan Atluri, profesor asistente de cirugía en Penn. El estudio mostró que la sangre fluía normalmente a través de construcciones de prueba que estaban conectadas quirúrgicamente a los nativosvasos sanguíneos. El informe fue publicado en la revista Ingeniería de tejidos Parte C: Métodos .
Miller dijo que uno de los obstáculos de la ingeniería de grandes tejidos artificiales, como hígados o riñones, es mantener vivas las células dentro de ellos. Los ingenieros de tejidos generalmente se han basado en la capacidad del cuerpo para hacer crecer los vasos sanguíneos, por ejemplo, implantando ingeniería genéticaMiller dijo que ese proceso puede tomar semanas, y las células profundas dentro de las construcciones a menudo mueren de hambre o mueren por falta de oxígeno antes de que lleguen lentamente.-acercamiento de los vasos sanguíneos.
"Teníamos una teoría de que tal vez no deberíamos estar esperando", dijo Miller. "Nos preguntamos si había una manera de implantar una construcción impresa en 3-D donde pudiéramos conectar las arterias huésped directamente a la construcción y obtener la perfusión de inmediatoEn este estudio, estamos dando el primer paso para aplicar una analogía de la cirugía de trasplante a las construcciones impresas en 3-D que hacemos en el laboratorio ".
Miller y su equipo pensaron a largo plazo cuáles serían las necesidades para el trasplante de tejidos grandes hechos en el laboratorio. "Lo que un cirujano necesita para realizar la cirugía de trasplante no es solo una masa de células; el cirujano necesita unentrada de vasos y una salida que puede conectarse directamente a arterias y venas ", dijo.
La estudiante graduada de bioingeniería Samantha Paulsen y el técnico de investigación Anderson Ta trabajaron juntos para desarrollar una construcción de prueba de concepto: un pequeño gel de silicona del tamaño de un pequeño oso de goma dulce, usando impresión 3D. Pero en lugar de imprimirUna construcción completa directamente, los investigadores fabricaron plantillas de sacrificio para los vasos que estarían dentro de la construcción.
Es una técnica iniciada por Miller en 2012 e inspirada en las intrincadas jaulas de vidrio de azúcar creadas por pasteleros para decorar postres.
Utilizando una impresora 3D de código abierto que coloca filamentos individuales de vidrio de azúcar capa por capa, los investigadores imprimieron una red de posibles vasos sanguíneos. Una vez que el azúcar se endureció, la colocaron en un molde y la vertieronen gel de silicona. Después de que el gel se curó, el equipo de Miller disolvió el azúcar, dejando atrás una red de pequeños canales en la silicona.
"Todavía no se parecen a los vasos sanguíneos que se encuentran en los órganos, pero tienen algunas de las características clave relevantes para un cirujano de trasplantes", dijo Miller. "Creamos una construcción que tiene una entrada y una salida, que sonaproximadamente 1 milímetro de diámetro, y estos vasos principales se ramifican en múltiples vasos más pequeños, que son de aproximadamente 600 a 800 micras ".
Los cirujanos colaboradores de Penn en el grupo de Atluri conectaron la entrada y la salida del gel diseñado a una arteria principal en un modelo de animal pequeño. Usando la tecnología de imagen Doppler, el equipo observó y midió el flujo sanguíneo a través de la construcción y descubrió que soportaba presiones fisiológicasy permaneció abierto y sin obstrucciones hasta por tres horas.
"Este estudio proporciona un primer paso hacia el desarrollo de un modelo de trasplante para la ingeniería de tejidos donde el cirujano puede conectar directamente las arterias a un tejido diseñado", dijo Miller. "En el futuro, nuestro objetivo es utilizar un material biodegradable que también contenga células vivas a continuacióna estos vasos perfusibles para trasplante directo y monitoreo a largo plazo "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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