O dispositivo impresso em 3D permite modelagem precisa de tecidos humanos complexos no laboratório

Um novo dispositivo impresso em 3D, facilmente adotado, permitirá que os cientistas criem modelos de tecido humano com controle e complexidade ainda maiores. Um grupo interdisciplinar de pesquisadores da Universidade de Washington e da UW Medicine liderou o desenvolvimento do dispositivo.

A 3D de engenharia de tecidos, que recentemente passou por outros avanços importantes na velocidade e na precisão, ajuda os pesquisadores biomédicos a projetar e testar terapias para uma série de doenças.

Um objetivo da engenharia de tecidos é criar ambientes fabricados em laboratório que recriem os habitats naturais das células.

A suspender de células em um gel entre dois postes independentes é uma das plataformas atuais de modelagem para o crescimento dos tecidos cardíacos, pulmonares, pele e musculoesqueléticos.

Embora essa abordagem permita que as células se comportem como faria dentro do corpo, ela não facilitou o estudo de vários tipos de tecidos. O controle mais preciso sobre a composição e o arranjo espacial dos tecidos permitiria aos cientistas modelar doenças complexas, como distúrbios neuromusculares.

UM papel publicado em Ciência Avançada Detalhes como a nova plataforma permite que os cientistas examinem como as células respondem a pistas mecânicas e físicas, enquanto criam regiões distintas em um tecido suspenso. O dispositivo impresso em 3D é conhecido como Stomp (Padrão Microfluídico aberto de tecido suspenso).

Ashleigh Theberge, professora de química da UW, e Nate Sniadecki, professor de engenharia mecânica e codiritor interino do UW Medicine Institute for Stem Cell and Regenerative Medicine, liderou a equipe científica. O grupo mostrou que seu dispositivo pode recriar interfaces biológicas como osso e ligamento, ou tecido cardíaco fibrótico e saudável.

Os primeiros autores do artigo foram Amanda Haack, uma estudante do Programa de Cientistas Médicos da Escola de Medicina e Pós -doutorado no laboratório de Theberge, e Lauren Brown, um doutorado. aluno em química. Os membros do corpo docente da UW Cole DeForest, professor de engenharia química e bioengenharia, e Tracy Popowics, professor de biologia oral na Escola de Odontologia, são co-autores.

O Stomp aprimora um método de engenharia de tecidos chamado fundição, que os pesquisadores compararam em termos simples para fazer gelatina em um molde de sobremesa. No laboratório, o gel é uma mistura de materiais vivos e sintéticos. Estes são pipetados em uma estrutura em vez de derramados em um molde. O Stomp usa ação capilar-pense em água que flui um canudo em um vidro para beber-para permitir que os cientistas espaçassem diferentes tipos de células em qualquer padrão que um experimento exigir, como um cozinheiro espalhando uniformemente pedaços de frutas na gelatina.

Os pesquisadores colocaram o Stomp à prova em dois experimentos: um que comparou a dinâmica contrátil do tecido cardíaco doente e de engenharia saudável e outro que modela o ligamento que conecta um dente ao seu soquete ósseo.

O dispositivo Stomp é do tamanho de uma ponta dos dedos. Ele encaixa em um sistema de dois postes originalmente desenvolvido pelo Sniadecki Lab para medir a força contrátil das células cardíacas. O pequeno pedaço de hardware contém um canal microfluídico aberto com recursos geométricos para manipular o espaçamento e a composição de diferentes tipos de células e para criar várias regiões dentro de tecido suspenso único sem a necessidade de equipamentos ou capacidades adicionais.

A tecnologia de hidrogel do grupo de pesquisa do DeForest aumentou o Stomp com outro recurso de design: paredes degradáveis. Os engenheiros de tecido podem quebrar as laterais do dispositivo e deixar intactas os tecidos.

“Normalmente, quando você coloca células em um gel 3D”, disse Sniadecki, “eles usarão suas próprias forças contráteis para reunir tudo – o que faz com que o tecido se afasta das paredes do molde. Mas nem toda célula é super forte, e nem todos os biomateriais podem ficar remodelados como esse. Então, essa qualidade de qualidade não -esticada deu mais versátil.”

Theberge está empolgado com a forma como outras equipes usarão Stomp.

“Este método abre novas possibilidades para a engenharia de tecidos e a pesquisa de sinalização celular”, disse ela. “Foi um verdadeiro esforço de equipe de vários grupos trabalhando em todas as disciplinas”.