Combinare la produzione additiva con la microfluidica: un metodo emergente per lo sviluppo di nuovi organi su chip

Nel recente articolo ” Combinare la produzione additiva con la microfluidica: un metodo emergente per lo sviluppo di nuovi organi su chip “, i ricercatori cinesi stanno esplorando un argomento complesso ma sempre più popolare nella stampa 3D, combinando la tecnologia con dispositivi come organi su chip ( OOCs).

Mentre la produzione additiva continua a stimolare nuovi sviluppi nella ricerca e in altri settori come l’istruzione (in quasi tutti i gradi – fino ai massimi livelli di laurea) e ingegneria, continua una maggiore innovazione nei COA, piattaforme microfluidiche utilizzate per imitare la funzionalità di organi umani.

Mentre le OOC erano inizialmente molto più rudimentali e prive della necessaria regolabilità, oggi sono incredibilmente avanzate mentre gli scienziati si avvicinano sempre più al loro obiettivo di riuscire a trapiantare organi stampati in 3D nel corpo umano con successo. E mentre la bioprinting è progredita immensamente, la tecnica è ancora carica di sfide a causa della natura delicata dell’ingegneria dei tessuti.

Recentemente, sono stati fatti nuovi sforzi per la bioprint con OOC, inclusi progetti come:

Microfluidica su larga scala
Architetture cellulari 3D precise
Controllo del flusso per una manutenzione stabile del microambiente
Generazione di strutture a livello di tessuto / organo
Interfacce tessuto-tessuto

Concetto di integrazione di AM con microfluidica per OOC.

Il bioprinting è solitamente separato in metodi basati su impalcature e senza impalcature. I bioink a base di impalcatura hanno lo scopo di:
Interagisci con le cellule
Fornire veicoli per il caricamento delle celle
Costruisci impalcature per la formazione dei tessuti
Spesso vengono estratti naturalmente da materiali come gelatina o alginato, nonché sintetici come polietilenglicole e Pluronic ©.

“Negli idrogel carichi di cellule, i componenti biologicamente attivi inclusi i fattori di crescita, altre proteine ​​associate alla matrice extracellulare (ECM) sono generalmente incapsulati per migliorare l’adesione cellulare, la proliferazione cellulare o la differenziazione”, affermano i ricercatori. “La solidificazione degli idrogel stampati è realizzata attraverso processi di reticolazione termica, foto-reticolata o ionica / chimica. Di recente, i bioink di idrogel sono stati drogati con nanomateriali per migliorare la robustezza e la differenziazione cellulare. “

Mentre la bioprinting continua ad avanzare, abbiamo visto:

Fegato-on-a-chip
Bioprinted-cuore-on-a-chip
Vascolare-on-a-chip
La caratterizzazione continua anche nelle OOC bioprintate 3D, valutando sia lo sviluppo che la funzionalità utilizzando analisi biochimiche e biomeccaniche. Come sottolineato dal team di ricerca, la vitalità cellulare è un “parametro essenziale” quando si tratta di sviluppo OOC. Studi biochimici sono usati per testare OOC anche con informazioni sull’espressione genetica e proteica.

“In breve, dal punto di vista della risoluzione di stampa, la stampa basata sull’estrusione, che è stata la più ampiamente accettata, non è ancora compatibile con tutti i progetti quando le strutture su chip diventano più sofisticate ed eterogenee. Lo SLA ha una risoluzione più elevata, ma la vitalità cellulare è inevitabilmente influenzata durante l’esposizione alla luce laser o UV ”, concludono i ricercatori.

“In parallelo, l’integrazione di sensori fisici, biochimici e ottici incorporati con OOC può registrare il comportamento delle cellule in tempo reale e i parametri ambientali. Tutte queste innovazioni estenderanno le applicazioni delle OOC integrate nella bioprinting nella ricerca fondamentale e nei contesti clinici. “

La tecnologia organ-on-a-chip continua a progredire nei laboratori di tutto il mondo, dai metodi di ingegneria avanzati ai prototipi per contribuire a ridurre i costi e persino l’uso di tali metodi per combattere le minacce virali .