Dr. Akhilesh K. Gaharwar, profesor asociado, ha desarrollado un bioenlace altamente imprimible como plataforma para generar tejidos funcionales a escala anatómica. Este estudio fue publicado recientemente en la American Chemical Society Materiales e interfaces aplicados .
La bioimpresión es un enfoque emergente de fabricación aditiva que toma biomateriales como hidrogeles y los combina con células y factores de crecimiento, que luego se imprimen para crear estructuras similares a tejidos que imitan tejidos naturales.
Una aplicación de esta tecnología podría ser el diseño de injertos óseos específicos para pacientes, un área que está ganando interés por parte de investigadores y médicos. El manejo de defectos óseos y lesiones a través de tratamientos tradicionales tiende a ser lento y costoso. Gaharwar dijo que desarrollar tejidos óseos de reemplazo podríacree nuevos y emocionantes tratamientos para pacientes que sufren de artritis, fracturas óseas, infecciones dentales y defectos craneofaciales.
La bioimpresión requiere biomateriales cargados de células que pueden fluir a través de una boquilla como un líquido, pero se solidifican casi tan pronto como se depositan. Estos bioenlaces deben actuar como portadores celulares y componentes estructurales, lo que requiere que sean altamente imprimibles mientras se proporcionanun microambiente robusto y amigable con las células. Sin embargo, los bioenlaces actuales carecen de suficiente biocompatibilidad, capacidad de impresión, estabilidad estructural y funciones específicas del tejido necesarias para traducir esta tecnología a aplicaciones preclínicas y clinales.
Para abordar este problema, el grupo de investigación de Gaharwar lidera los esfuerzos en el desarrollo de bioenlaces avanzados conocidos como bioenlaces de enmarañamiento iónico-covalente nanoingeniería NICE. Los bioenlaces NICE son una combinación de dos técnicas de refuerzo no refuerzo y red iónico-covalente, que en conjunto proporcionanrefuerzo más efectivo que da como resultado estructuras mucho más fuertes.
Una vez que se completa la bioimpresión, las redes NICE cargadas de células se reticulan para formar andamios más fuertes. Esta técnica ha permitido que el laboratorio produzca reconstrucciones a gran escala y amigables con las células de partes del cuerpo humano, incluidos los oídos, los vasos sanguíneos, el cartílago e inclusosegmentos óseos
Poco después de la bioimpresión, las células cerradas comienzan a depositar nuevas proteínas ricas en una matriz extracelular similar a un cartílago que posteriormente se calcifica para formar un hueso mineralizado durante un período de tres meses. Casi el 5 por ciento de estos andamios impresos consistía en calcio, que essimilar al hueso esponjoso, la red de tejido esponjoso que se encuentra típicamente en los huesos vertebrales.
Para comprender cómo estas estructuras bioimpresas inducen la diferenciación de las células madre, se utilizó una técnica de genómica de próxima generación llamada secuenciación del transcriptoma completo RNA-seq. RNA-seq toma una instantánea de toda la comunicación genética dentro de la célula en un momento dado. El equipotrabajó con el Dr. Irtisha Singh del Centro de Ciencias de la Salud de Texas A&M, quien se desempeñó como co-investigador.
"El próximo hito en la bioimpresión 3D es la maduración de construcciones bioimpresas hacia la generación de tejidos funcionales", dijo Gaharwar. "Nuestro estudio demuestra que el bioenlace NICE desarrollado en nuestro laboratorio puede usarse para diseñar tejidos óseos 3D-funcionales".
En el futuro, el equipo de Gaharwar planea demostrar la funcionalidad in vivo del tejido óseo bioimpreso en 3D.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Texas A&M . Original escrito por Jennifer Reiley. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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