RICERCATORI CINESI SVILUPPANO UN METODO DI BIOPRINTING 3D INTERAMENTE ACQUOSO PER LA MEDICINA RIGENERATIVA
Gli scienziati della School of Medicine, Università di Shenzhen , Cina, hanno sviluppato un metodo di bioprinting FREAL (Embedded All-Liquid) inconfondibile riconfigurabile per creare microstrutture di architetture 3D. Attraverso bioink compartimentato con cellule viventi, i costrutti di tessuto stampati in 3D possono facilitare modelli medici, organo-su-chip, promuovendo così la ricerca di medicina rigenerativa.
“Questo offre opportunità uniche e strumenti potenti poiché formulazioni illimitate possono essere progettate tra una vasta gamma di polimeri idrofili naturali e sintetici per imitare i tessuti”, afferma un articolo pubblicato su Advanced Materials .
“Questo approccio di stampa può essere utile per progettare costrutti biomimetici e dinamici simili a tessuti per potenziali applicazioni nello screening di farmaci, modelli di tessuto in vitro e medicina rigenerativa.”
Secondo i ricercatori, le microstrutture acquose o a base acquosa sono difficili da creare, gestire e preservare poiché le sue superfici sono inclini a ridursi in forme sferiche con aree di superficie minime. La bioprinting FREAL è stata progettata per far avanzare la bioprinting di costrutti 3D complessi simili a tessuti, tra cui arterie, cateteri urinari e tracheae.
In un ambiente acquoso immiscibile, si formano microcostrutti completamente liquidi usando bioink acquosi che funzionano come supporto biocompatibile e soluzione pregel. L’interazione del legame idrogeno viene sfruttata in FREAL tra i polimeri in un sistema acquoso a due fasi (ATPS), che può essere stabilizzato per settimane. Inoltre, cellule diverse possono essere combinate separatamente con i bioink e le matrici create per ottenere microcostrutti progettati su misura con reti vascolari perfusibili.
A seguito della sperimentazione, il team ha osservato: “L’ATPS formulato consente la scrittura continua di strutture tridimensionali acquose e garantisce un tempo di stabilizzazione sufficiente contro la rottura fino alla formazione della membrana interfacciale”.
“Durante la stampa, se la viscosità dell’inchiostro è troppo grande rispetto a quella della matrice, i fili estrusi verranno trascinati dalla testina di stampa, comprendente la qualità di stampa. Se la viscosità dell’inchiostro è troppo bassa per sopprimere l’effetto di tensione interfacciale, i fili stampati si rompono rapidamente. “
Le celle viventi possono essere miscelate direttamente nella fase dell’inchiostro o nella fase della matrice nella stampa FREAL. I ricercatori hanno dedotto che la stampa ATPS fornisce una piattaforma adatta per celle vitali. “Lo sviluppo dell’ingegneria dei tessuti e della medicina rigenerativa richiede la cocultura 3D di diverse linee cellulari. Utilizzando una testina di stampa micro fl uidica a doppio canale, è possibile stampare insieme celle diverse con distribuzione spaziale controllabile.
“Se la fase della matrice è reticolata, è possibile fabbricare costrutti simili a tessuti in cui diverse cellule di composizioni e densità controllabili si trovano in schemi spaziali predefiniti. [Tuttavia,] notiamo che sarebbe difficile cancellare a fondo strutture squisite mantenendo inalterate le strutture vicine. “
Strutture acquose create utilizzando la stampa FREAL. Foto via Shenzhen University.
” Stampa incorporata a mano libera e riconfigurabile di architetture 3D interamente acquose “, è co-autore di Guanyi Luo, Yafeng Yu, Yuxue Yuan, Xue Chen, Zhou Liu e Tiantian Kong.
A) Uno schema che mostra la formulazione di ATPS. B) Stampa FREAL dagli ATPS formulati. La fase di inchiostro viene estrusa in una fase di matrice traducendo ugelli con disegni micro fl uidici. C) Immagini ottiche seriali che confrontano l’effetto di stabilizzazione di diversi ATPS. D) Immagine ottica di membrane tubolari sottili formate dal legame idrogeno interfacciale. E) Le immagini al microscopio ottico e a fluorescenza dimostrano che entrambi i bioink con diametri idrodinamici di 30 nm e sfere fluorescenti di 100 nm in polistirene. Foto via Shenzhen University.
Accelerare la medicina rigenerativa