Método novedoso y simple para diseñar una plataforma que imita los vasos sanguíneos
Concepto de un sistema microfluídico extensible basado en ECM. El sistema puede aplicar tensión de cizallamiento de fluidos y tensión de estiramiento a EC cultivadas en un entorno 3DECM con imágenes fluorescentes en tiempo real. Crédito: SUTD
El sistema circulatorio de la sangre sirve como infraestructura crítica para el transporte masivo de nutrientes y facilita el intercambio de productos gaseosos y de desecho de los órganos del cuerpo humano. Estos vasos sanguíneos están sometidos a una exposición constante a la presión hidrodinámica del flujo sanguíneo, así como al ritmo de contracción y relajación que ejercen los tejidos que lo rodean. La exposición a estos estímulos puede desencadenar una cascada de respuestas celulares que pueden dar lugar a condiciones adversas como trombosis e inflamación de los vasos sanguíneos.
Estas respuestas celulares a los eventos se conocen como mecanotransducción, el proceso de convertir señales mecánicas en señales químicas en el cuerpo. Aunque los investigadores lograron diseñar modelos de enfermedades que imitan varias deficiencias en los vasos sanguíneos, la capacidad de incorporar tensión de cizallamiento simultánea del flujo sanguíneo y la tensión de estiramiento aún se consideraba difícil de replicar.
Investigadores de la Universidad de Keio (Keio U) El Grupo de Investigación Onoe colaboró con el Laboratorio de Fluidos Suaves de la Universidad de Tecnología y Diseño de Singapur (SUTD) para desarrollar y fabricar un microcanal basado en matriz extracelular (ECM) que permite proporcionar estímulos mecánicos debido a la perfusión y el estiramiento simultáneamente. Este método sencillo permitió a los investigadores crear una red compleja de microcanales en un ECM que se asemejaba a los tejidos humanos mediante moldeo de sacrificio.
En este enfoque, el molde primero se modeló con bifurcaciones y dimensiones en cascada tan bajas como 0,2 mm de ancho. Se usó una impresora 3-D de modelado por deposición fundida (FDM) comercial y ubicuamente disponible para imprimir el molde de sacrificio hecho con alcohol polivinílico (PVA). A diferencia de un método bien establecido, como el moldeado de réplicas, donde se requerían múltiples pasos de ensamblaje y alineación para crear microcanales con geometría 3D, el moldeado de sacrificio permitió la fabricación rápida de microcanales en varias matrices. El molde se embebió completamente en una ECM (gelatina), se curó con transglutaminasa; No fue necesario sellar, alinear ni apilar al fabricar la plataforma para los vasos sanguíneos y el tejido circundante.
Esta plataforma versátil replica el flujo sanguíneo pulsante en los vasos sanguíneos y proporciona una plataforma robusta para realizar investigaciones en profundidad para comprender mejor las enfermedades. . Crédito: SUTD
«Dado que el molde de PVA se puede quitar en agua, el proceso de fabricación se completó completamente usando solo agua. Esto es importante para garantizar la biocompatibilidad de los microcanales fabricados», dijo Jason Goh, Ph.D. académico en SUTD.
«El moldeado de sacrificio de un molde impreso en 3D de modelado por deposición fundida ofrece una amplia libertad de diseño y potencia la fabricación de una plataforma más fisiológicamente relevante», agregó el profesor asistente Michinao Hashimoto de SUTD.
Las células endoteliales humanas se cultivaron fácilmente en la superficie del microcanal para formar un tubo que imitaba los vasos sanguíneos. El comportamiento característico de los vasos sanguíneos, como su flujo pulsátil, se logró con éxito en condiciones de perfusión y estiramiento. Esta plataforma de vasos sanguíneos sirvió para ampliar el espectro de aplicabilidad de los modelos in vitro vasculares actuales para investigar condiciones patológicas de una manera más relevante desde el punto de vista fisiológico.
«Demostramos con éxito diseñar sustitutos para los vasos sanguíneos con suficiente fuerza mecánica para resistir la presión del fluido aplicado y el estiramiento presente en el cuerpo humano. La plataforma será útil para comprender los mecanismos de las enfermedades vasculares», dijo Azusa Shimizu, autora principal y estudiante de maestría, y profesora asociada Hiroaki Onoe de Keio U, Japón.
El trabajo de investigación ha sido publicado y destacado en la portada interior de Lab on a chip, la principal revista que cubre el trabajo original relacionado con la miniaturización por debajo de la microescala y en la interfaz entre los avances tecnológicos y las aplicaciones impactantes. Azusa Shimizu (Keio U) colaboró con Jason Goh (SUTD) y Shun Itai (Keio U). Otros investigadores principales del proyecto incluyen al Dr. Shigenori Miura de la Universidad de Tokio.
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El aumento transitorio de la presión arterial promueve el crecimiento de algunos vasos sanguíneos Más información: Azusa Shimizu et al, microcanal basado en ECM para cultivar tejidos vasculares in vitro con perfusión y estiramiento simultáneos, Laboratorio en un chip (2020). DOI: 10.1039/D0LC00254B Información de la revista: Lab on a Chip
Proporcionado por la Universidad de Tecnología y Diseño de Singapur Cita: Método novedoso y simple para diseñar una plataforma que imita la sangre vasijas (26 de junio de 2020) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-06-simple-method-platform-mimicking-blood.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.