Un nou dispozitiv imprimat 3D, ușor de utilizat, le va permite cercetătorilor să creeze modele de țesut uman cu un grad de control și complexitate fără precedent. Proiectul a fost dezvoltat de un grup interdisciplinar de cercetători de la Universitatea Washington și UW Medicine, potrivit MedicalXpress.
Urmărește cele mai noi producții video TechRider.ro
- articolul continuă mai jos -
Ingineria tisulară 3D, care a cunoscut recent progrese majore în viteză și precizie, îi ajută pe cercetătorii în domeniul biomedical să proiecteze și să testeze terapii pentru o gamă largă de boli. Unul dintre obiectivele acestui domeniu este de a crea medii de laborator care să recreeze habitatul natural al celulelor.
Una dintre metodele actuale implică suspendarea celulelor într-un gel, între doi stâlpi verticali, pentru a cultiva țesuturi cardiace, pulmonare, cutanate sau musculo-scheletice. Deși această metodă permite celulelor să se comporte similar ca în corpul uman, ea nu facilitează studierea mai multor tipuri de țesut simultan. Un control mai precis asupra compoziției și aranjării spațiale ar permite modelarea unor boli complexe, precum afecțiunile neuromusculare.
Un articol publicat în Advanced Science descrie cum noua platformă permite studierea răspunsului celulelor la stimuli mecanici și fizici, oferind totodată posibilitatea de a crea regiuni distincte în același țesut suspendat. Dispozitivul imprimat 3D este denumit STOMP (Suspended Tissue Open Microfluidic Patterning).
Modelarea precisă a țesuturilor și recrearea interfețelor biologice
Echipa științifică a fost condusă de Ashleigh Theberge, profesoară de chimie la UW, și Nate Sniadecki, profesor de inginerie mecanică și codirector interimar al Institutului pentru Celule Stem și Medicină Regenerativă din cadrul UW Medicine. Dispozitivul a demonstrat că poate recrea interfețe biologice precum cele dintre os și ligament, sau dintre țesutul cardiac sănătos și cel fibrotic.
Autorii principali ai studiului sunt Amanda Haack (doctorandă în programul medical științific) și Lauren Brown (doctorandă în chimie), iar coautori sunt Cole DeForest, profesor de inginerie chimică și bioinginerie, și Tracy Popowics, profesoară de biologie orală.
STOMP îmbunătățește o metodă clasică de inginerie tisulară numită casting, comparată de cercetători cu turnarea jeleului într-o formă de desert. În laborator, gelul este un amestec de materiale vii și sintetice, introduse într-un cadru cu pipeta. STOMP folosește acțiunea capilară — similară cu ridicarea apei într-un pai — pentru a permite distribuirea precisă a diferitelor tipuri de celule, la fel cum bucățile de fruct se pot distribui uniform într-un jeleu.
Un instrument miniatural, versatil și reutilizabil
Dispozitivul STOMP are dimensiunea unei vârfuri de deget și se conectează la un sistem cu doi stâlpi dezvoltat anterior de laboratorul lui Sniadecki pentru a măsura forța de contracție a celulelor cardiace. Componenta miniaturală include un canal microfluidic deschis, cu structuri geometrice care permit organizarea diverselor tipuri celulare în regiuni bine definite, fără echipamente suplimentare.
O inovație suplimentară, bazată pe tehnologia hidrogelurilor de la DeForest Research Group, constă în pereți degradabili. Inginerii pot elimina părțile laterale ale dispozitivului fără a afecta integritatea țesutului.
„De obicei, când introduci celule într-un gel 3D, ele își folosesc propria forță de contracție pentru a remodela mediul – ceea ce duce la micșorarea țesutului. Dar nu toate celulele sunt suficient de puternice pentru asta, și nu toate biomaterialele pot fi remodelate”, a explicat Sniadecki. „Faptul că am eliminat nevoia de aderență la pereții formei ne-a oferit multă versatilitate”.
Ashleigh Theberge se declară entuziasmată de potențialul STOMP în alte laboratoare:
„Această metodă deschide perspective complet noi pentru ingineria tisulară și studiul semnalizării celulare. A fost un efort de echipă autentic, la intersecția mai multor discipline”.
