Cercetătorii brazilieni au utilizat imprimarea tridimensională (3D) pentru a dezvolta un model de piele artificială cu proprietăţi care sunt asemănătoare cu cele ale pielii umane. Structura, denumită Piele umană echivalentă cu hipoderma (HSEH), ar putea fi utilizată în studii pentru tratarea bolilor şi leziunilor, cum ar fi rănile şi arsurile, precum şi în dezvoltarea de medicamente şi produse cosmetice, fără a fi necesară testarea pe animale.
Procesul de producere a materialului, care este fabricat din celule stem (capabile să se transforme în diferite tipuri de celule) şi celule primare (cultivate direct din ţesuturi umane), este descris în revista Communications Biology de oamenii de ştiinţă de la Laboratorul naţional brazilian de bioştiinţe (LNBio), parte a Centrului brazilian de cercetare în energie şi materiale (CNPEM).
Lucrarea a fost prezentată la 27 noiembrie în cadrul unei sesiuni pe tema biotehnologiei, desfăşurată la Madrid, în cadrul Săptămânii FAPESP Spania. Evenimentul, care s-a încheiat la 28 noiembrie la Facultatea de Medicină a Universităţii Complutense din Madrid (UCM), în regiunea Moncloa-Aravaca, a avut ca scop consolidarea legăturilor dintre cercetătorii din statul São Paulo şi ţarile europeneă pentru a promova parteneriatele de cercetare.
„Am reuşit să dezvoltăm un model complet de piele cu trei straturi: epiderma, derma şi hipoderma. În acest fel, am reuşit să obţinem un model al organului cu caracteristici foarte asemănătoare cu cele ale unei fiinţe umane”, a declarat pentru Agenţia FAPESP Ana Carolina Migliorini Figueira, cercetător la LNBio-CNPEM şi coordonator al proiectului.
Potrivit acesteia, modelele 3D de piele au fost explorate ca metodă alternativă la utilizarea animalelor, de exemplu, în testarea produselor cosmetice. Limitarea opţiunilor dezvoltate până în prezent este că acestea neglijează hipoderma - cel mai profund strat al pielii, care joacă un rol fundamental în reglarea proceselor biologice importante, cum ar fi hidratarea şi diferenţierea celulară.
Acest strat, format din celule adipoase (grase), joacă un rol activ în piele, influenţând procese precum reglarea apei, dezvoltarea celulară şi imunitatea, ceea ce îl face esenţial pentru crearea unor modele de piele complete şi funcţionale.
Cercetătorii au utilizat tehnici de ingineria ţesuturilor pentru a îmbunătăţi tehnologia şi au reuşit să construiască un echivalent de piele umană cu grosime completă cu hipoderma pentru a crea un mediu mai apropiat de ţesutul uman real, permiţând o adeziune, proliferare şi diferenţiere celulară mai eficiente.
„Acest nou model de piele 3D cu stratul de hipodermă oferă o platformă in vitro mai precisă pentru modelarea bolilor şi studiile toxicologice”, a concluzionat Figueira.
„Rezultatele testelor pe care le-am efectuat arată că hipoderma este esenţială pentru modularea expresiei unei game largi de gene care sunt vitale pentru funcţionalitatea pielii, cum ar fi cele legate de protecţia şi regenerarea ţesuturilor”, a precizat ea.
Model de piele diabetică
Cercetătorii au folosit bioimprimarea 3D pentru a construi un model de piele bazat pe colagen, care serveşte drept matrice pentru interacţiunea celulară.
LNBio va produce pielea pentru propriile sale studii, dar va putea, de asemenea, să producă materialul pentru instituţiile de cercetare partenere. Ideea este de a contribui la dezvoltarea de grefe pentru tratarea rănilor şi arsurilor.
Prin intermediul unui alt proiect, cercetătorii brazilieni intenţionează să utilizeze această piele 3D mai realistă pentru a dezvolta un model de piele diabetică cu răni cronice şi, în consecinţă, un pansament în acest scop.
Ideea este că cercetătorii de la LNBio vor putea vasculariza modelul de piele umană in vitro în trei straturi pentru a crea o versiune care să imite caracteristicile pielii persoanelor cu diabet, care pot avea răni greu de vindecat şi riscă amputarea unui membru.
În prezent, un grup de cercetători olandezi afiliaţi Centrului Medical al Universităţii Radboud lucrează la dezvoltarea de noi biomateriale pentru a crea un pansament pentru tratarea rănilor diabetice.
„Scopul nostru, odată ce noul pansament este produs, este să îl testăm atât pe un model animal, cât şi pe pielea diabetică umană pe care o vom dezvolta”, a explicat Figueira.
Fotografie a pielii umane echivalente cu hipodermă (HSEH) dezvoltată de cercetătorii de la Laboratorul Naţional de Biostiinţe din Brazilia. Credit: LNBio, decembrie 2024.
