L’ingegneria dei tessuti o la rigenerazione è il processo di miglioramento o sostituzione dei tessuti biologici combinando cellule e altri materiali con le condizioni chimiche e fisiologiche ottimali al fine di costruire scaffold su cui può formarsi nuovo tessuto vitale. Abbiamo visto molti esempi di stampa 3D utilizzati per eseguire questa operazione . Il potenziale per progettare nuovi tessuti in questo modo fornisce una risposta alla carenza di trapianti di organi e alle applicazioni nella scoperta di farmaci .
Tuttavia, per diventare tessuti vitali, queste cellule hanno bisogno di ossigeno fornito loro attraverso i vasi sanguigni, che, nel tessuto trapiantato, possono impiegare diversi giorni per crescere. Ma un gruppo collaborativo di ricercatori sta lavorando a una soluzione: un bioink che rilascia ossigeno che può fornire questo elemento importantissimo alle cellule nei tessuti bioprintati 3D. Ciò consente alle cellule di sopravvivere mentre aspettano che i vasi sanguigni finiscano di crescere.
Cellule cardiache in un bioink (L) senza supporto di ossigeno e (R) con capacità di rilascio di ossigeno. Le cellule vive sono colorate di verde, le cellule morte di rosso.
Il team di ricercatori – della UCLA , della Kocaeli University in Turchia, del Terasaki Institute for Biomedical Innovation (TIBI) in California, Sharif University of Technology in Iran, Erciyes University in Turchia, Université de Lorraine in Francia e l’ Università dell’Iowa – di recente ha pubblicato un documento, ” 3D Bioprinting of Oxygenated Cell-Laden Gelatin Methacryloyl Constructs “, in Advanced Healthcare Materials, sul loro lavoro.
L’abstract afferma: “La sopravvivenza cellulare durante le prime fasi del trapianto e prima della formazione di nuovi vasi sanguigni è una sfida importante nelle applicazioni traslazionali dei tessuti 3D bioprintati. Integrazione di ossigeno (O 2 ) alle cellule trapiantate tramite un O 2 fonte di generazione come il perossido di calcio (CPO) è un approccio interessante per garantire la vitalità cellulare. Il perossido di calcio produce anche idrossido di calcio che riduce la viscosità dei bioink, che è un fattore limitante per il bioprinting. Pertanto, adattare questa soluzione al bioprinting 3D è di importanza significativa. In questo studio, viene sviluppato un bioink gelatina metacriloile (GelMA) ottimizzato in termini di pH e viscosità. Le proprietà reologiche migliorate portano alla produzione di un bioink robusto adatto per bioprinting 3D e rilascio controllato di O 2 . Inoltre, O 2sono caratterizzati il rilascio, le condizioni di bioprinting e le prestazioni meccaniche di idrogel aventi diverse concentrazioni di CPO. Come prova del concetto di studio, fibroblasti e cardiomiociti vengono bioprintati utilizzando CPO contenente GelMA bioink. La vitalità e l’attività metabolica delle cellule stampate vengono controllate dopo 7 giorni di coltura in condizioni ipossiche. I risultati mostrano che l’aggiunta di CPO migliora l’attività metabolica e la vitalità delle cellule nei costrutti bioprintati in condizioni ipossiche “.
Al fine di migliorare le proprietà fisiche e chimiche della loro gelatina metacriloilica (GelMA) che genera ossigeno, il team ha eseguito test approfonditi e ha scoperto che era stato fornito abbastanza ossigeno alle cellule per far scorrere le strutture tissutali in via di sviluppo fino al completamento dei vasi sanguigni. sviluppando. Una volta che ciò è accaduto, le navi potrebbero subentrare nella fornitura di ossigeno. Anche in questo caso, il bioink può ancora aiutare fornendo un supporto aggiuntivo per migliorare la crescita e la rigenerazione di più nuovi tessuti.
“Fornendo ossigeno alle cellule impiantate, saremmo in grado di migliorare la funzionalità del tessuto e l’integrazione con il tessuto ospite”, ha spiegato Samad Ahadian, PhD, ricercatore capo per il team TIBI. “Un approccio simile può essere utilizzato per creare tessuti funzionali con una migliore sopravvivenza per applicazioni di screening farmacologico e studi fisiopatologici entro un lungo periodo di tempo”.
Inoltre, i ricercatori hanno condotto esperimenti su costrutti di tessuto che avevano due tipi di cellule, comprese cellule muscolari e cellule cardiache, e hanno riferito che l’utilizzo del nuovo bioink ha prodotto alcuni “effetti positivi”.
