Un equipo del Instituto Wyss de Ingeniería de Inspiración Biológica de la Universidad de Harvard y la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard SEAS ha inventado un método para la bioimpresión 3D de construcciones de tejido vascularizado grueso compuesto de células madre humanas, matriz extracelular, y canales circulatorios revestidos con células de vasos sanguíneos endoteliales. La red resultante de vasculatura contenida dentro de estos tejidos profundos permite que los líquidos, los nutrientes y los factores de crecimiento celular se perfunden de manera uniforme y controlada en todo el tejido. El avance se informa el 7 de marzo en la revista Actas de la Academia Nacional de Ciencias .
"Este último trabajo amplía las capacidades de nuestra plataforma de bioimpresión de múltiples materiales a tejidos humanos gruesos, acercándonos un paso más a la creación de arquitecturas para la reparación y regeneración de tejidos", dice Jennifer A. Lewis, Sc.D., miembro de la Facultad de Wyss Core., autor principal del estudio, que también es profesor Hansörg Wyss de ingeniería de inspiración biológica en SEAS.
Hasta la fecha, la ampliación de los tejidos humanos construidos a partir de una variedad de tipos de células se ha visto limitada por la falta de métodos sólidos para incorporar redes vasculares de soporte vital. Sobre la base de su trabajo anterior, Lewis y su equipo han aumentado el umbral de grosor del tejidocasi diez veces más, preparando el escenario para futuros avances en ingeniería y reparación de tejidos. El método combina tuberías vasculares con células vivas y una matriz extracelular, lo que permite que las estructuras funcionen como tejidos vivos. En el estudio, Lewis y su equipo demostraron que su 3DLos tejidos bioimpresos podrían sostenerse y funcionar como arquitecturas de tejidos vivos durante más de seis semanas.
En el estudio, el equipo de Lewis demostró la impresión 3D de tejido de un centímetro de grosor que contiene células madre de la médula ósea humana rodeadas de tejido conectivo. Bombeando factores de crecimiento óseo a través de la vasculatura de soporte revestida con las mismas células endoteliales que se encuentran en nuestros vasos sanguíneos., el equipo indujo el desarrollo celular hacia las células óseas en el transcurso de un mes.
"Esta investigación ayudará a establecer el conocimiento científico fundamental requerido para la bioimpresión de tejidos vivos vascularizados", Zhijian Pei, Director del Programa de la Fundación Nacional de Ciencias para la Dirección de Ingeniería de la División de Innovación Civil, Mecánica y de Fabricación, que financió el proyecto.Investigaciones como esta permiten un uso más amplio de tejidos humanos 3-D para la detección de toxicidad y seguridad de medicamentos y, en última instancia, para la reparación y regeneración de tejidos ".
El novedoso método de bioimpresión en 3D de Lewis utiliza un molde de silicona impreso y personalizable para alojar y aplomar la estructura del tejido impreso. Dentro de este molde, se imprime primero una cuadrícula de canales vasculares, sobre la cual se imprime luego la tinta que contiene células madre vivas. Las tintasson autosuficientes y lo suficientemente fuertes como para mantener la forma a medida que el tamaño de la estructura aumenta con cada capa de deposición. En las intersecciones que se encuentran dentro de la rejilla vascular fundamental, se imprimen pilares vasculares verticales que interconectan una red omnipresente de microvasos en todas las dimensiones de la célula madre-tejido cargado. Después de la impresión, un líquido compuesto de fibroblastos y matriz extracelular llena las regiones abiertas alrededor del tejido impreso en 3D, entrecruzando toda la estructura.
La estructura de tejido blando resultante está repleta de vasos sanguíneos y, a través de una única entrada y salida en los extremos opuestos del chip, se puede perfundir inmediatamente con nutrientes para garantizar la supervivencia de las células. La vasculatura generalizada facilita la diferenciación de las células madre al permitir el partode factores de crecimiento celular en todas las áreas del tejido.
Para lograr una variedad de formas, espesores y composiciones de tejido, la forma del chip de silicona impreso se puede personalizar y las tintas de las celdas se pueden ajustar para incluir una amplia variedad de tipos de celdas.
"Tener la vasculatura prefabricada dentro del tejido permite una funcionalidad celular mejorada en el núcleo profundo del tejido y nos da la capacidad de modular esas funciones celulares mediante el uso de sustancias perfundibles como factores de crecimiento", dijo David Kolesky,investigador graduado del Wyss Institute y SEAS y uno de los primeros autores del estudio.
"Jennifer y su equipo están cambiando el paradigma en el campo de la ingeniería de tejidos basándose en su enfoque único de bioimpresión", dijo el director fundador del Wyss Institute, Donald Ingber, MD, Ph.D., quien también es profesor de Biología Vascular Judah Folkmanen la Escuela de Medicina de Harvard y el programa de Biología Vascular en el Boston Children's Hospital, y profesor de Bioingeniería en SEAS. "Su capacidad para construir tejidos vivos 3D vascularizados de abajo hacia arriba proporciona una forma potencial de formar reemplazos de tejido funcional a macroescala que se pueden conectar quirúrgicamentea los propios vasos sanguíneos del cuerpo para proporcionar una perfusión inmediata de estos tejidos artificiales y, por lo tanto, aumentar en gran medida su probabilidad de supervivencia. Esto superaría muchos de los problemas que impidieron el éxito clínico de la ingeniería de tejidos en el pasado ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Wyss de Ingeniería de Inspiración Biológica en Harvard . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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