Uso de azúcar para hacer moldes impresos en 3D de redes de vasos sanguíneos para estudiar más fácilmente el flujo sanguíneo cerca de los tumores
Crédito: Andreas Pollet
Para combatir el cáncer, se necesitan imágenes, tratamiento y monitoreo. A diferencia de los vasos sanguíneos en el tejido sano, una red de vasos sanguíneos más densa y caótica es un indicador de un tumor. Una nueva forma prometedora de estudiar el flujo sanguíneo en estos vasos consiste en inyectar burbujas de aire y luego rastrearlas con ultrasonido. Esto muestra a dónde va la sangre y cómo funcionan los vasos, además de ayudar con el diagnóstico, pero puede ser difícil ver burbujas en imágenes de ultrasonido de vasos sanguíneos reales. Como una alternativa «dulce», Ph.D. El investigador Andreas Pollet recurrió al azúcar para hacer maquetas impresas en 3D de redes de vasos sanguíneos para estudiar más fácilmente el flujo sanguíneo cerca de los tumores.
Según Mary Poppins, «una cucharada de azúcar ayuda a que el medicamento baje», pero Ph.D. El investigador Andreas Pollet argumentaría que el azúcar podría hacer mucho más que eso en el cuidado de la salud.
«Los azúcares son importantes para una gran cantidad de funciones corporales. Pero en el laboratorio, los azúcares se pueden usar para construir modelos complejos de sistemas en el cuerpo humano como las redes de vasos sanguíneos», dice Pollet, quien completó su investigación en el grupo de Jaap den Toonder en el departamento de Ingeniería Mecánica. «Y la clave de todo el proceso es la impresión 3D».
Azúcar en 3D
La impresión 3D es omnipresente en la sociedad actual. Con los materiales adecuados, puede imprimir en 3D casi cualquier cosa, desde casas de hormigón hasta piezas de ajedrez y postres de chocolate.
Para los golosos, puede ser decepcionante saber que Pollet no pretendía imprimir en 3D deliciosos postres dulces.
Junto con sus colaboradores, Pollet diseñó una impresora 3D personalizada que puede imprimir con mucha precisión fibras de azúcar. Luego, se pueden combinar varias fibras para crear redes que parecen redes de vasos sanguíneos. «El azúcar permite la impresión sin soportes rígidos, y el material cambia de líquido a sólido después de enfriarse. Entonces puede soportar su propio peso. Además, es biocompatible y se disuelve en agua, algo que normalmente no se asocia con los materiales de impresión 3D», dice Pollet.
Adiós, dulce azúcar
Una vez impreso el modelo de vaso sanguíneo, es hora de decir adiós al azúcar. Pollet: «El azúcar solo se usa para hacer un molde de una red de vasos sanguíneos. No podemos usar un modelo de una red de vasos sanguíneos hecha de azúcar para estudiar el flujo sanguíneo, ya que se disolvería de inmediato. Entonces, cubrimos la red y luego colarlo con otro material».
Las redes azucaradas están recubiertas con un polímero biocompatible y biodegradable para evitar la disolución no planificada del azúcar durante el colado. Una vez recubiertas, las redes se moldean con PDMS, un polímero orgánico a base de silicio ampliamente utilizado que brinda estabilidad a largo plazo, o hidrogeles, que tienen propiedades similares a las del tejido humano y se pueden visualizar fácilmente con ultrasonido.
Cómo para hacer vasos más pequeños
El uso de azúcar por parte de Pollet para hacer las redes de vasos sanguíneos puede ser muy beneficioso cuando se trata de hacer vasos sanguíneos artificiales, particularmente vasos sanguíneos pequeños.
«Podemos imprimir vasos con diámetros de varios milímetros a una décima de milímetro (el mismo grosor de un cabello). Y podemos imprimir puntos de ramificación en los vasos, tal como se esperaría ver en las redes de vasos sanguíneos en el cuerpo», dice Pollet. «¡El control es fenomenal!»
El movimiento de las burbujas de aire o los fluidos a través de las redes impresas se puede rastrear utilizando imágenes de ultrasonido y microscopía para proporcionar información sobre los flujos sanguíneos a través de las redes, con los colegas investigadores de Pollet, Peiran Chen y Meiyi. Zhou trabajando en el procesamiento de señales y el desarrollo de hardware de ultrasonido, respectivamente. Luego se pueden comparar los resultados de los enfoques de imágenes.
Además, para hacer que los vasos en las redes funcionen como vasos sanguíneos reales, Pollet revistió el interior de los canales de la red con células de los vasos sanguíneos. «Para mantener vivas las células, colocamos medio de cultivo celular en los vasos y les suministramos fluidos para sobrevivir».
Además de la impresión 3D de azúcar, Pollet también utilizó otras dos formas de construir redes de vasos sanguíneos. Primero, usó columnas de cuentas de diferentes tamaños para aproximar las redes de vasos donde las columnas de cuentas más grandes son redes sanas, mientras que las columnas de cuentas más pequeñas son redes alrededor de los tumores. En el segundo enfoque, Pollet hizo crecer intrincadas redes de vasos sanguíneos usando células reales en una cámara de crecimiento.
Pasos futuros
El próximo paso para Pollet es una posición postdoctoral en Sanquin en Amsterdam, quien son responsables del suministro de sangre en los Países Bajos sin fines de lucro, en un proyecto junto con TU/e. «El objetivo es imitar la médula ósea. Queremos idear una forma de producir plaquetas y glóbulos rojos en un chip. Al igual que mi investigación de doctorado, el proyecto está relacionado con la vasculatura y el flujo sanguíneo».
La investigación de Pollet ha demostrado que se necesita una variedad de materiales para crear redes de vasos sanguíneos en el laboratorio. Las células reales, los polímeros y los hidrogeles juegan su papel. Pero es el uso del azúcar lo que parece menos convencional. Sin embargo, resulta que es quizás el más eficaz e importante.
Incluso Mary Poppins quedaría impresionada.
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Azúcar soldado con láser: dulce forma de imprimir vasos sanguíneos en 3D Más información: Modelos in vitro para investigar el flujo vascular: una caja de herramientas para recrear la vasculatura en un chip . research.tue.nl/en/publication … ow-a-toolbox-for-rec Proporcionado por la Universidad Tecnológica de Eindhoven Cita: Usar azúcar para hacer moldes impresos en 3D de redes de vasos sanguíneos para estudiar más fácilmente el flujo sanguíneo cerca de los tumores (31 de marzo de 2022) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2022-03-sugar-3d-printed-mold-blood-vessel.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.