Los investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han desarrollado una técnica para mejorar las características de los tejidos diseñados mediante el uso de ultrasonido para alinear las células vivas durante el proceso de biofabricación.
"Hemos llegado al punto en el que podemos crear productos médicos, como implantes de rodilla, imprimiendo células vivas", dice Rohan Shirwaiker, autor correspondiente de un artículo sobre el trabajo y profesor asociado en Edward P de NC State. Departamento de Ingeniería Industrial y de Sistemas de Fitts. "Pero uno de los desafíos ha sido organizar las células que se están imprimiendo, de modo que el tejido diseñado se asemeje más a los tejidos naturales".
"Ahora hemos desarrollado una técnica, llamada biofabricación asistida por ultrasonido UAB, que nos permite alinear las células en una matriz tridimensional durante el proceso de bioimpresión. Esto nos permite crear un menisco de rodilla, por ejemplo, quees más similar al menisco original de un paciente. Hasta la fecha, hemos podido alinear células para una gama de tejidos musculoesqueléticos diseñados ".
Para alinear las células, los investigadores construyeron una cámara de ultrasonido que permite que las ondas ultrasónicas viajen a través del área donde una bioimpresora imprime células vivas. Estas ondas ultrasónicas viajan en una dirección y luego se reflejan de regreso a su fuente, creando un "ultrasonido estacionario"onda ". Las ondas de sonido efectivamente agrupan las células en filas, que se alinean con las áreas donde las ondas de ultrasonido y las ondas reflejadas se cruzan entre sí.
"Podemos controlar las características de alineación de las células controlando los parámetros del ultrasonido, como la frecuencia y la amplitud", dice Shirwaiker.
Para demostrar la viabilidad de la técnica UAB, los investigadores crearon un menisco de rodilla, con las células alineadas en un arco semilunar, tal como lo están en un menisco natural.
"Pudimos controlar la alineación de las células a medida que se imprimían, capa por capa, en todo el tejido", dice Shirwaiker. "También hemos demostrado la capacidad de alinear las células de formas que son particularmente importantes para otras aplicaciones ortopédicastejidos blandos, como ligamentos y tendones ".
Los investigadores también encontraron que algunas combinaciones de parámetros de ultrasonido condujeron a la muerte celular.
"Esto es importante, porque nos da una comprensión clara tanto de lo que podemos hacer para mejorar el rendimiento del tejido como de lo que debemos evitar para preservar las células vivas", dice Shirwaiker.
Con ese fin, los investigadores han creado modelos computacionales que permiten a los usuarios predecir el rendimiento de cualquier conjunto de parámetros antes de comenzar el proceso de biofabricación.
Otro beneficio de la técnica UAB es que es relativamente barata.
"Hay un costo único para configurar el equipo de ultrasonido, que puede usar la tecnología comercial", dice Shirwaiker. "Después de eso, los costos de operación de los componentes de ultrasonido son insignificantes. Y la técnica UAB puede serusado en conjunto con la mayoría de las tecnologías de bioimpresión existentes.
"Tenemos una patente pendiente sobre la técnica UAB, y ahora estamos buscando socios de la industria para ayudarnos a explorar la comercialización", dice Shirwaiker.
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Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Carolina del Norte . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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