Cina: migliorare la vitalità cellulare perfezionando la progettazione strutturale di impalcature
Ricercatori cinesi sono alla ricerca di nuovi modi per creare una crescita cellulare più forte e la sostenibilità negli scaffold. Con i loro risultati delineati nella recente pubblicazione, ” Crescita cellulare indotta dalla struttura mediante stampa 3D di scaffold eterogenei con fibre ultrafini”, i ricercatori spiegano di più sulla loro nuova tecnica di stampa 3D per creare strutture eterogenee con cellule indotte ad allungarsi.
Come con così tante costruzioni cellulari in laboratorio, la ricerca in vitro consente un’incredibile innovazione. E il mondo della stampa 3D e della bioprinting non fa eccezione, poiché il campo dell’ingegneria dei tessuti continua a crescere. Gran parte di questo è incentrato sulla creazione di impalcature per la regolazione delle cellule e, sebbene permangano molte sfide, qui i ricercatori sono interessati a utilizzare nuovi materiali per indurre una crescita migliore.
Mantenere le cellule in vita in laboratorio è la chiave per la crescita dei tessuti e le impalcature devono favorire tale attività. Senza le proprietà corrette, tuttavia, possono influire su:
Collegamento cellulare
Proliferazione
Differenziazione
Migrazione
Il team è stato ispirato dalla consapevolezza che le cellule stavano “esibendo diverse caratteristiche morfologiche su fibre e pori diversi”, il che significa che esiste una grande promessa per una migliore ingegneria dei tessuti attraverso il controllo delle impalcature. Dopo aver esaminato studi precedenti, il team ha sviluppato una tecnica di scrittura diretta EHD, accompagnata da uno scaffold eterogeneo elettro-scrittura (MEWHS) che presenta un livello di controllo ad alte prestazioni per il sostegno delle cellule.
MEWHS consente una “risposta rapida” nel favorire la crescita cellulare perché gli scienziati sono stati in grado di stampare strutture diverse per diverse regioni all’interno di un unico scaffold, incoraggiando un ambiente come quello di un’atmosfera in vivo . Nei ponteggi per la stampa 3D con spaziatura variabile delle fibre, sono stati creati tre tipi:
Una struttura rettangolare eterogenea con spaziatura delle fibre di 100, 200 e 500 μm e angolo trasversale a 90 °.
Un parallelogramma con spaziatura delle fibre di 100 e 200 micron e angolo trasversale a 45 °.
Un triangolo con spaziatura delle fibre di 100 e 200 micron e angolo trasversale a 60 °.
Le strutture sono state stampate in 3D sia modificando la velocità quando la fase mobile ha cambiato direzione (utile per grandi strutture meccanicamente diverse), sia modificando la velocità durante la linea di stampa (utile in presenza di proprietà meccaniche complesse).
“Le aree costituite da fibre sottili erano trasparenti rispetto alle aree costituite da fibre spesse”, hanno affermato i ricercatori, avendo prodotto tre campioni sotto forma di un pentagramma, il Tai Chi e un’aquila, che rappresenta il logo dell’Università di Zhejiang .
Utilizzando sia la FEA che il test di allungamento, i ricercatori sono stati in grado di mostrare una gamma di diverse proprietà meccaniche all’interno delle diverse regioni che hanno progettato. Successivamente, hanno osservato variazioni nella crescita e nella morfologia di BMSC e HUVEC sul ponteggio. Alla fine, sono stati in grado di indurre la crescita cellulare sul nuovo ponteggio.
“L’impalcatura eterogenea può aumentare il suo potenziale per imitare l’ambiente di un tessuto in vivo e fornire un metodo per indurre la crescita cellulare per l’ingegneria dei tessuti in vitro “, hanno concluso i ricercatori.
Caratteristiche dei ponteggi con diverse forme e dimensioni dei pori. A) Struttura eterogenea di un rettangolo con uno spazio in fibra di 100.200 e 500μm, reticolo a 90 ° .B) Struttura eterogenea di un parallelogramma con uno spazio in fibra di 100 e 200 μm, piano a 45 ° .C) Struttura eterogenea di un triangolo con uno spazio in fibra di 100 e 200 μm, incrociato a 60 ° .D) (i) Diagramma schematico della crescita cellulare indotto da diverse dimensioni dei pori. (ii) HUVEC nell’impalcatura con dimensioni dei pori di 100 e 200 μm il Giorno 1. (iii) HUVEC nell’impalcatura con dimensioni dei pori di 100 e 200 μm il Giorno 7. La regione con piccoli pori è stata riempita, mentre la regione con grandi pori è rimasta vuota. Tutti gli scaffold sono stati stampati per 5 strati. (Iv) Proliferazione cellulare in regioni di diverse dimensioni dei pori, le cellule sono state contate in quattro regioni 600 * 600μm Fabbricazione e proprietà di ponteggi con diversi diametri di fibra. A) Effetti della temperatura, della pressione dell’aria e della velocità di raccolta sui diametri delle fibre tramite MEW. L’inserto è la curva adattata e i punti misurati, le fibre sono state stampate a 85 ° C, 20kPa. B) Struttura eterogenea con diversi diametri di fibra. Quattro parti costituite da fibre stampate a 500 e 2000 mm / min. (i) Foto dell’impalcatura eterogenea. (ii) L’immagine SEM dell’impalcatura al bordo delle 4 parti. (iii), (iv) e (v) sono dettagli di fibre in diverse parti.C) Confronto di analisi meccaniche e risultati di test di allungamento della struttura eterogenea con diversi diametri di fibra. i) Modello del ponteggio, con colori diversi che rappresentano diversi livelli di rigidità. ii) Immagine SEM di un poro. (iii) Risultati di FEA e test di stretching. D) Schemi complessi con una struttura eterogenea costituita da diversi diametri di fibra. (i), (ii) e (iii) sono rispettivamente la stella, il Tai Chi e l’aquila. 
A) (i) Diagramma schematico dell’elettrospinning tradizionale e della stampa EHD. (ii) Fibre stampate