Equipo de ingenieros Tejidos óseos funcionales en 3D
Los andamios NICE bioimpresos en 3D se pueden utilizar para la regeneración ósea. Crédito: Facultad de Ingeniería de la Universidad de Texas A&M
Dr. Akhilesh K. Gaharwar, profesor asociado, ha desarrollado un biotinta altamente imprimible como plataforma para generar tejidos funcionales a escala anatómica. Este estudio se publicó recientemente en Applied Materials and Interfaces de la American Chemical Society.
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 los tejidos naturales.
Una aplicación de esta tecnología podría estar diseñando injertos óseos específicos para pacientes, un área que está ganando interés entre 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 podría crear tratamientos nuevos y emocionantes 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 de células y componentes estructurales, lo que requiere que sean altamente imprimibles y, al mismo tiempo, proporcionen un microentorno sólido y compatible con las células. Sin embargo, los biotintas actuales carecen de biocompatibilidad, capacidad de impresión, estabilidad estructural y funciones específicas de tejido suficientes para traducir esta tecnología a aplicaciones preclínicas y clínicas.
Para abordar este problema, el grupo de investigación de Gaharwar está liderando esfuerzos en el desarrollo de biotintas avanzadas. conocidas como biotintas de entrelazamiento iónico-covalente de nanoingeniería (NICE). Los bioenlaces NICE son una combinación de dos técnicas de refuerzo (sin refuerzo y red iónico-covalente), que juntas brindan un refuerzo más efectivo que da como resultado estructuras mucho más fuertes.
El Dr. Akhilesh Gaharwar y su equipo multidisciplinario están encontrando nuevas formas de diseñar y producir tejido óseo bioimpreso en 3D para beneficiar la regeneración ósea. Credit-Texas A&M Engineering Credit: Texas A&M University College of Engineering
Una vez que se completa la bioimpresión, las redes NICE cargadas de células se entrecruzan para formar andamios más fuertes. Esta técnica ha permitido al laboratorio producir reconstrucciones de partes del cuerpo humano a gran escala y aptas para células, incluidas orejas, vasos sanguíneos, cartílagos e incluso segmentos óseos.
Poco después de la bioimpresión, las células encerradas comienzan a depositarse nuevas proteínas ricas en una matriz extracelular similar al 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 es similar al hueso esponjoso, la red de tejido esponjoso que se encuentra típicamente en los huesos vertebrales.
Para entender cómo estas estructuras bioimpresas inducen la diferenciación de células madre, el siguiente Se utilizó una técnica de genómica de generación denominada 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 equipo trabajó con la Dra. Irtisha Singh del Texas A&M Health Science Center, quien se desempeñó como coinvestigadora.
«El próximo hito en la bioimpresión 3D es la maduración de las construcciones bioimpresas hacia la generación de estructuras funcionales tejidos», dijo Gaharwar. «Nuestro estudio demuestra que la biotinta NICE desarrollada en nuestro laboratorio se puede utilizar para diseñar tejidos óseos funcionales en 3D».
En el futuro, el equipo de Gaharwar planea demostrar la funcionalidad in vivo de la 3-D- tejido óseo bioimpreso.
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El equipo de investigación desarrolla biotintas para imprimir productos terapéuticos en 3D Más información: David Chimene et al, Nanoingeniería Osteoinductive Bioink for 3D Bioprinting Bone Tissue, ACS Applied Materials & Interfaces ( 2020). DOI: 10.1021/acsami.9b19037 Información de la revista: ACS Applied Materials and Interfaces
Proporcionado por Texas A&M University Cita: El equipo diseña tejidos óseos funcionales en 3D ( 2020, 19 de mayo) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-05-team-d-funcional-bone-tissues.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.