I ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (MIT) hanno utilizzato bioprinting 3D su scala ridotta e melt electrowriting per coltivare colture cellulari altamente uniformi.
Questo metodo, presentato nella rivista Microsystems and Nanoengineering , è stato creato per produrre scaffold reticolari che consentono un controllo preciso sul suo ambiente e cellule coltivate con caratteristiche particolari.
“Se prendi le celle e le metti su una normale superficie stampata in 3D, è come una superficie 2D, perché le celle stesse sono molto più piccole”, ha spiegato Filippos Tourlomousis, un associato postdottorato al Centro per bit e atomi del MIT, e autore della ricerca.
“MA IN UNA STRUTTURA A MAGLIE STAMPATE USANDO IL METODO DI ELETTRO-SCRITTURA, LA STRUTTURA HA LA STESSA SCALA DIMENSIONALE DELLE CELLULE STESSE, E QUINDI LE LORO DIMENSIONI E FORME E IL MODO IN CUI FORMANO ADERENZE AL MATERIALE POSSONO ESSERE CONTROLLATE REGOLANDO MICROARCHITETTURA POROSA DELLA STRUTTURA RETICOLARE STAMPATA. “
Tourlomousis e altri sei al MIT e allo Stevens Institute of Technology nel New Jersey hanno cercato di produrre e sintonizzare accuratamente le cellule per osservare e controllare i fenotipi cellulari; questo è dovuto alla necessità di un controllo più stretto sulla funzione cellulare. Secondo i ricercatori, questo è un importante ostacolo per ottenere prodotti di ingegneria tissutale nella clinica.
“Qualsiasi procedura per stringere le specifiche sullo scaffold, e quindi anche stringere la varianza nel fenotipo cellulare, è molto necessaria in questo settore”, ha aggiunto Tourlomousis.
“Mentre la normale stampa 3D produce filamenti fino a 150 micron (milionesimi di metro), è possibile ottenere fibre fino a larghezze di 10 micron aggiungendo un forte campo elettrico tra l’ugello che estrude la fibra e il palcoscenico su cui si trova la struttura in corso di stampa. “Questo metodo è noto come electrowriting del fuso.
b) Direct melt electrowriting (MEW) per (i) strutture di fibre coniche 3D sono ottenute dalla deposizione stratificata di fibre in modelli circolari. (ii) Il movimento della piastra del collettore collegato a terra a velocità di traslazione prescritte. (iii) Micrografia che descrive varie topografie di fibre ottenute sintonizzando la velocità di traslazione del palcoscenico. Immagine via MIT.
Lo studio spiega che le cellule formano proteine note come aderenze focali nei punti in cui si attaccano alla struttura. “Le adesioni focali sono il modo in cui la cellula comunica con l’ambiente esterno. Queste proteine hanno caratteristiche misurabili sul corpo cellulare che ci permettono di fare metrologia. Abbiamo quantificato queste caratteristiche e le usiamo per modellare e classificare con precisione le singole forme di cella. “
Tourlomous ha dichiarato: “È ampiamente noto che la forma cellulare governa la funzione cellulare e questo lavoro suggerisce un percorso guidato dalla forma per l’ingegneria e la quantificazione delle risposte cellulari con grande precisione e grande riproducibilità”.
I ricercatori ritengono che questo metodo potrebbe essere utilizzato per i metamateriali di stampa 3D in grado di produrre proprietà ottiche o elettroniche rare.
” La metrologia dell’apprendimento automatico del confinamento di celle in substrati biomateriali tridimensionali electrowrt di fusione ” è coautore di Thrasyvoulos Karydis, Andreas Mershin, Chao Jia, Hongjun Wang, Dilhan Kalyon e Robert Chang.
