Un equipo internacional de investigadores dirigido por el profesor Michael Kühl en el Departamento de Biología de la Universidad de Copenhague acaba de publicar un avance en la bioimpresión 3D. Junto con colegas alemanes en la Universidad Técnica de Dresde Centro de Translacción de Huesos, Articulaciones y Tejidos BlandosResearch, el grupo del Profesor Kühls implementó nanopartículas sensibles al oxígeno en un material de gel que se puede usar para la impresión 3D de estructuras complejas, de biopelículas y tejidos que albergan células vivas, así como sensores químicos incorporados. El trabajo acaba de ser publicado en el principalrevista de ciencia de materiales Materiales funcionales avanzados .
Kühl explica: "La impresión 3D es una técnica de amplia difusión para producir objetos en plástico, metal y otros materiales abióticos. Del mismo modo, las células vivas pueden imprimirse en 3D en materiales de gel biocompatibles bioenlaces y dicha bioimpresión 3D es un campo en rápido desarrollo, por ejemplo, en estudios biomédicos, donde las células madre se cultivan en construcciones impresas en 3D que imitan la estructura compleja de tejidos y huesos.Estos intentos carecen de un monitoreo en línea de la actividad metabólica de las células que crecen en construcciones bioimpresas; actualmente, estas mediciones dependen en gran medida del muestreo destructivo. Hemos desarrollado una solución pendiente de patente para este problema ".
El grupo desarrolló un bioenlace funcionalizado mediante la implementación de nanopartículas luminiscentes sensibles al oxígeno en la matriz de impresión. Cuando la luz azul excita las nanopartículas, emiten luz luminiscente roja en proporción a la concentración de oxígeno local: cuanto más oxígeno, menos luminiscencia roja. La distribuciónde la luminiscencia roja y, por lo tanto, del oxígeno a través de estructuras vivas bioimpresas, se puede obtener una imagen con un sistema de cámara, lo que permite un monitoreo en línea, no invasivo, de la distribución y dinámica del oxígeno que se puede mapear al crecimiento y distribución de las células en las construcciones bioimpresas en 3Dsin la necesidad de muestreo destructivo.
Kühl continúa: "Es importante que la adición de nanopartículas no cambie las propiedades mecánicas del bioenlace, por ejemplo, para evitar el estrés celular y la muerte durante el proceso de impresión. Además, las nanopartículas no deberían inhibir o interferir con las células.Hemos resuelto estos desafíos, ya que nuestro método muestra una buena biocompatibilidad y se puede utilizar con microalgas y con líneas celulares humanas sensibles ".
El estudio publicado recientemente demuestra cómo los bioenlaces funcionalizados con nanopartículas de sensores pueden calibrarse y usarse, por ejemplo, para monitorear la fotosíntesis y la respiración de algas, así como la respiración de células madre en estructuras bioimpresas con uno o varios tipos de células.
"Este es un gran avance en la bioimpresión 3D. Ahora es posible controlar el metabolismo del oxígeno y el microambiente de las células en línea, y de manera no invasiva en estructuras vivas impresas en 3D intactas", dice el profesor Kühl. "Un desafío clave en el crecimiento del talloLas células en estructuras más grandes, similares a tejidos o huesos, deben garantizar un suministro de oxígeno suficiente para las células. Con nuestro desarrollo, ahora es posible visualizar las condiciones de oxígeno en las estructuras bioimpresas en 3D, lo que permite, por ejemplo, pruebas rápidas y optimización del crecimiento de células madre.en construcciones de diseño diferente "
El equipo está muy interesado en explorar nuevas colaboraciones y aplicaciones de sus desarrollos.
Kühl termina: "La bioimpresión 3D con bioenlaces funcionalizados es una tecnología nueva y poderosa que se puede aplicar en muchos otros campos de investigación además de la biomedicina. Es, por ejemplo, extremadamente inspirador combinar dicha ciencia de materiales avanzada y tecnología de sensores con mi investigación en microbiología y biofotónica,donde actualmente empleamos la bioimpresión 3D para estudiar las interacciones microbianas y la fotobiología "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Facultad de Ciencias - Universidad de Copenhague . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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