La bioimpresión 3D utiliza colágeno para acercar el tejido vascularizado un paso más

Utilizando su nueva incrustación reversible de la técnica de bioimpresión 3D de hidrogeles suspendidos (frescos), lo que permite la impresión de células y tejidos vivos suaves, el laboratorio Feinberg de Carnegie Mellon ha construido un sistema microfisiológico de su tipo, o un modelo de tejido, completamente fuera del colágeno. Este avance amplía las capacidades de cómo los investigadores pueden estudiar enfermedad y construir tejidos para la terapia, como la diabetes tipo 1.

Tradicionalmente, los pequeños modelos de tejido humano que imitan la fisiología humana, conocida como microfluídica, órgano en chip o sistemas microfisiológicos, se han realizado utilizando materiales sintéticos como el caucho de silicona o los plásticos, porque esa era la única forma en que los investigadores podían construir estos dispositivos. Debido a que estos materiales no son nativos del cuerpo, no pueden recrear completamente la biología normal, limitando su uso y aplicación.

El colágeno es conocido como un componente importante de nuestra piel, pero su impacto es mucho mayor, ya que es la proteína más abundante del cuerpo, proporcionando estructura y apoyo a casi todos los tejidos y órganos.

«Ahora, podemos construir sistemas microfluídicos en el plato de Petri completamente fuera de colágeno, células y otras proteínas, con una resolución estructural y fidelidad sin precedentes», explicó Adam Feinberg, profesor de ingeniería biomédica e ingeniería e ingeniería de la Universidad Carnegie Mellon. «Lo más importante es que estos modelos son completamente biológicos, lo que significa que las células funcionan mejor».

En una nueva investigación publicado en Avances científicosel grupo demuestra el uso de este avance de bioimpresión fresco, construyendo tejidos vascularizados más complejos de materiales completamente biológicos, para crear un tejido pancreático que podría usarse en el futuro para tratar la diabetes tipo 1.

Este avance en la nueva bioimpresión se basa en el trabajo anterior del equipo publicado en Cienciaal mejorar la resolución y la calidad para crear canales fluídicos que sean como los vasos sanguíneos hasta aproximadamente 100 micrones de diámetro.

«Hubo varios desarrollos técnicos clave en la tecnología de impresión fresca que permitió este trabajo», describió Daniel Shiwarski, profesor asistente de bioingeniería en la Universidad de Pittsburgh y un miembro posdoctoral anterior en el Laboratorio de Feinberg. «Al implementar un proceso de fabricación de bioimpresión de un solo paso, fabricamos chips perfusibles basados ​​en colágeno en una amplia gama de diseños que exceden la resolución y la fidelidad impresa de cualquier otro enfoque de bioimpresión conocido hasta la fecha.

«Además, cuando se combina con la bioimpresión 3D multimaterial de proteínas ECM, factores de crecimiento y bioinks cargados de células e integración en una plataforma de biorreactor personalizada, pudimos crear un tejido pancreático a escala de pancreatic a escala de centímetros capaces de producir la liberación de insulina de la glucosa que excede los enfoques de los organoides actuales». «.

Actualmente, esta tecnología está siendo comercializada por Fluidform Bio, una compañía spinout de la Universidad Carnegie Mellon, donde el coautor Dr. Andrew Hudson, director de Tissue Therapeutics, y su equipo ya han demostrado en un modelo animal que pueden curar la diabetes tipo 1 en Vivo. Fluidform Bio planea comenzar ensayos clínicos en pacientes humanos en los próximos años.

«Es primordial para todos comprender la importancia de la ciencia basada en el equipo en el desarrollo de estas tecnologías y el valor que varió la experiencia, que van desde la biología hasta la ciencia de los materiales, aporta tanto al proyecto como a nuestro impacto en la sociedad», elaboró ​​Feinberg.

«En el futuro, la pregunta no es, ¿podemos construirlo? Es más de, ¿qué creamos? El trabajo que estamos haciendo hoy es tomar esta capacidad de fabricación avanzada y combinarla con modelado computacional y aprendizaje automático, para que podamos entender mejor lo que necesitamos para imprimir. En última instancia, queremos que el tejido sea mejor la enfermedad de interés o finalmente, que tengamos la función correcta, por lo tanto, lo que implica que lo hace en el cuerpo como un cuerpo como lo que vamos exactamente, lo que quiere.

Feinberg y sus colaboradores están comprometidos a lanzar diseños de código abierto y otras tecnologías que permitan una amplia adopción dentro de la comunidad de investigación.

«Esperamos que muy rápido, otros laboratorios en el mundo adopten y expandan esta capacidad a otras áreas de enfermedades y tejidos», agregó Feinberg. «Vemos esto como una plataforma base para construir sistemas de tejidos más complejos y vascularizados».