Una nueva forma de hacer andamios para cultivos biológicos podría permitir el crecimiento de células que son altamente uniformes en forma y tamaño, y potencialmente con ciertas funciones. El nuevo enfoque utiliza una forma de impresión en 3-D a escala extremadamente fina, utilizandoun campo eléctrico para dibujar fibras una décima parte del ancho de un cabello humano.
El sistema fue desarrollado por Filippos Tourlomousis, un postdoc en el Centro de Bits y Átomos del MIT, y otros seis en el MIT y el Instituto de Tecnología Stevens en Nueva Jersey. El trabajo se informa en la revista Microsistemas y Nanoingeniería .
Muchas funciones de una célula pueden verse influenciadas por su microambiente, por lo que un andamio que permita un control preciso sobre ese entorno puede abrir nuevas posibilidades para el cultivo de células con características particulares, para investigación o incluso para uso médico.
Tourlomousis dice que, si bien la impresión tridimensional ordinaria produce filamentos de hasta 150 micras millonésimas de metro, es posible reducir las fibras a anchos de 10 micras agregando un campo eléctrico fuerte entre la boquilla que extrusiona la fibra yetapa en la que se imprime la estructura. La técnica se llama electrofusión de fusión.
"Si tomas celdas y las pones en una superficie impresa en 3D convencional, es como una superficie en 2", explica, porque las celdas son mucho más pequeñas. Pero en una estructura de mallaimpresa utilizando el método de electroescritura, la estructura está en la misma escala de tamaño que las celdas mismas, por lo que sus tamaños y formas y la forma en que forman adherencias al material pueden controlarse ajustando la microarquitectura porosa de la estructura reticular impresa.
"Al poder imprimir a esa escala, se produce un entorno tridimensional real para las celdas", dice Tourlomousis.
Él y el equipo luego usaron microscopía confocal para observar las células cultivadas en varias configuraciones de fibras finas, algunas aleatorias, otras dispuestas con precisión en mallas de diferentes dimensiones. La gran cantidad de imágenes resultantes se analizaron y clasificaron utilizando métodos de inteligencia artificial,para correlacionar los tipos de células y su variabilidad con los tipos de microambiente, con diferentes espacios y arreglos de fibras, en los que se cultivaron.
Las células forman proteínas conocidas como adherencias focales en los lugares donde se unen a la estructura. "Las adherencias focales son la forma en que la célula se comunica con el entorno externo", dice Tourlomousis. "Estas proteínas tienen características medibles en todo el cuerpo celular que nos permitenpara hacer metrología. Cuantificamos estas características y las usamos para modelar y clasificar con bastante precisión formas de células individuales ".
Para una estructura similar a una malla dada, dice, "mostramos que las células adquieren formas que están directamente acopladas con la arquitectura del sustrato y con los sustratos fundidos electrowritten", promoviendo un alto grado de uniformidad en comparación con sustratos no tejidos, estructurados al azar.Dichas poblaciones de células uniformes podrían ser útiles en la investigación biomédica, dice: "Es ampliamente conocido que la forma de la célula gobierna la función celular y este trabajo sugiere una vía impulsada por la forma para diseñar y cuantificar las respuestas celulares con gran precisión" y con gran reproducibilidad.
Él dice que en un trabajo reciente, él y su equipo han demostrado que cierto tipo de células madre cultivadas en mallas impresas en 3-D sobrevivieron sin perder sus propiedades por mucho más tiempo que las cultivadas en un sustrato bidimensional convencional., puede haber aplicaciones médicas para tales estructuras, tal vez como una forma de cultivar grandes cantidades de células humanas con propiedades uniformes que podrían usarse para el trasplante o para proporcionar el material para construir órganos artificiales, dice. El material que se usa para la impresiónes un polímero fundido que ya ha sido aprobado por la FDA.
La necesidad de un control más estricto sobre la función celular es un obstáculo importante para llevar los productos de ingeniería de tejidos a la clínica. Cualquier medida para ajustar las especificaciones en el andamio, y por lo tanto también ajustar la variación en el fenotipo celular, es muy necesaria para esta industria, Tourlomousisdice.
El sistema de impresión también podría tener otras aplicaciones, dice Tourlomousis. Por ejemplo, podría ser posible imprimir "metamateriales" - materiales sintéticos con estructuras en capas o estampadas que pueden producir propiedades ópticas o electrónicas exóticas.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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