O echipă de cercetare condusă de Eben Alsberg de la Universitatea din Illinois, Chicago, a dezvoltat un proces ce permite printarea 3D a ţesuturilor biologice făcute doar din celule stem fără structurile eşafodale tradiţionale.
Ţesuturile şi organele modificate au fost crescute cu diverse grade de succes în laboratoare de mai mulţi ani. Multe din ele au utilizat un eşafodaj unde celulele sunt însămânţate în structuri de susţinere biodegradabile ce furnizează arhitectura de la baza organului sau ţesutului dorite.
Dar acestestructuri de susţinere pot fi problematice – în ultimul rând, ele ar trebui să se degradeze şi să dispară, dar sincronizarea descompunerii pentru a coincide cu maturizarea organului este delicată, iar uneori biprodusele degradării pot fi toxice. De asemenea, structurile pot interfera cu dezvoltarea conexiunilor celulă-la-celulă, importante pentru formarea ţesuturilor funcţionale.
”Platforma noastră de printare celulară permite printarea 3D a celulelor fără un eşafod clasic de susţinere folosind o baie cu particule de hidrogel în care are loc printarea”, a spus dr. Alsberg, citat de sciencedaily.com.
Particulele de hidrogel la scară unor microni permit duzei imprimantei 3D să se mişte printre ele şi să depoziteze celule cu rezistenţă minimă la mişcarea duzei sau evacuarea celulelor, iar gelul susţine celulele când sunt printate, le menţine într-un loc şi le păstrează forma.
Odată ce sunt printate celulele matricea particulelor de hidrogel, este expusă luminii UV, care leagă încrucişat particulele împreună şi are ca efect ţinerea pe loc a acestora.
Acest lucru le permite celulelor printate să se conecteze între ele, să se maturizeze şi să crească într-o structură stabilă.
Mediul celulelor curge uşor printre stropii gelului legaţi încrucişat şi poate fi schimbat cât e necesar pentru a furniza nutrienţi proaspeţi şi pentru a stoca deşeurile produse de celule. Particulele de hidrogel pot fi înlăturate printr-o agitare uşoară, sau controlând degradarea lor, lăsând în urmă ţesutul intact.
”Baia cu particule de hidrogen are proprietăţi unice ce permite atât prin printarea biocernelii cu celule în arhitecturi compexe, cât şi prin stabilizarea temporară subsecventă a acestor structuri de celule să se realizeze formarea joncţiunilor celulă-celulă. Folosind chimia putem regla dispariţia particulelor”, a explicat Alsberg.
Celulele pe care le-a folosit echipa sunt celule stem – acelea care se pot diferenţia într-o varietate largă de alte tipuri de celule. Ei au folosit celulele stem pentru a printa 3D un cartilaj al urechii şi un femur de mărimea unui şoarecele într-o baie cu stropi de hidrogel. Celulele pe care le-au printat au fost capabile să formeze conexiuni stabile celulă-celulă prin proteine specializate.
„Pentru prima dată construcţiile doar din celule pot fi printate în forme complexe făcute din diferite tipuri de celule fără eşafodaje tradiţionale ce pot fi apoi stabilizate pentru o perioadă de la o zi la câteva săptămâni, ceea ce ar putea fi valoros pentru modificarea ţesuturilor sau medicina regenerativă şi ca model pentru a studiile biologice de dezvoltare”, au mai precizat autorii.
