Los ingenieros de la Universidad de Brown han demostrado una técnica para fabricar biomateriales impresos en 3D que pueden degradarse a pedido, lo que puede ser útil para fabricar dispositivos de microfluidos con patrones intrincados o para hacer cultivos celulares que pueden cambiar dinámicamente durante los experimentos.
"Es un poco como Legos", dijo Ian Wong, profesor asistente en la Escuela de Ingeniería de Brown y coautor de la investigación. "Podemos unir polímeros para construir estructuras 3-D, y luego separarlos suavemente de nuevo bajocondiciones biocompatibles. "
La investigación se publica en la revista Laboratorio en un chip .
El equipo de Brown elaboró sus nuevas estructuras degradables utilizando un tipo de impresión 3-D llamado estereolitografía. La técnica utiliza un láser ultravioleta controlado por un sistema de diseño asistido por computadora para trazar patrones a través de la superficie de una solución de polímero fotoactivo. La luz causalos polímeros se unen, formando estructuras sólidas tridimensionales a partir de la solución. El proceso de rastreo se repite hasta que se construye un objeto completo de abajo hacia arriba.
La impresión estereolitográfica generalmente usa polímeros fotoactivos que se unen con enlaces covalentes, que son fuertes pero irreversibles. Para este nuevo estudio, Wong y sus colegas querían intentar crear estructuras con enlaces iónicos potencialmente reversibles, lo que nunca antes se había hecho con luz.impresión 3-D basada en. Para ello, los investigadores crearon soluciones precursoras con alginato de sodio, un compuesto derivado de algas que se sabe que es capaz de reticular iónicamente.
"La idea es que las uniones entre los polímeros se deshagan cuando se eliminan los iones, lo que podemos hacer agregando un agente quelante que agarre todos los iones", dijo Wong. "De esta manera podemos modelar estructuras transitorias que se disuelvencuando queremos que lo hagan ".
Los investigadores demostraron que el alginato de hecho podría usarse en estereolitografía. Y al usar diferentes combinaciones de sales iónicas magnesio, bario y calcio se podrían crear estructuras con diferente rigidez, que luego podrían disolverse a diferentes velocidades.
La investigación también mostró varias formas en que tales estructuras temporales de alginato podrían ser útiles.
"Es una herramienta útil para la fabricación", dijo Thomas M. Valentin, estudiante de doctorado en el laboratorio de Wong en Brown y autor principal del estudio. Los investigadores demostraron que podían usar el alginato como plantilla para hacer laboratorio-dispositivos de un chip con canales microfluídicos complejos.
"Podemos imprimir la forma del canal usando alginato, luego imprimir una estructura permanente a su alrededor usando un segundo biomaterial", dijo Valentin. "Luego, simplemente disolvemos el alginato y tenemos un canal hueco. No tenemospara realizar cualquier corte o montaje complejo. "
Los investigadores también demostraron que las estructuras de alginato degradables son útiles para crear entornos dinámicos para experimentos con células vivas. Realizaron una serie de experimentos con barreras de alginato rodeadas por células mamarias humanas, observando cómo las células migran cuando la barrera se disuelve. Estostipos de experimentos pueden ser útiles para investigar los procesos de curación de heridas o la migración de células en el cáncer.
Los experimentos mostraron que ni la barrera de alginato ni el agente quelante utilizado para disolverlo tenían una toxicidad apreciable para las células. Eso sugiere que las barreras de alginato degradables son una opción prometedora para tales experimentos.
La biocompatibilidad del alginato es prometedora para aplicaciones futuras adicionales, incluida la fabricación de andamios para tejidos y órganos artificiales, dicen los investigadores.
"Podemos comenzar a pensar en usar esto en tejidos artificiales donde es posible que desee canales que lo atraviesen que imiten los vasos sanguíneos", dijo Wong. "Podríamos moldear esa vasculatura usando alginato y luego disolverla como lo hicimos para lacanales de microfluidos. "
Los investigadores planean continuar experimentando con sus estructuras de alginato, buscando formas de ajustar sus propiedades de resistencia y rigidez, así como el ritmo de degradación.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Brown . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
Referencia de la revista :
cite esta página :