El campo de la ingeniería de tejidos ha visto un gran progreso, ya que se están desarrollando complejos sistemas 3D que ofrecen fuerza, contienen múltiples tipos de células y que incluso pueden realizar una función biológica.
Ahora, investigadores de la Universidad Rice, la Universidad de Washington, Duke y otros se unieron para desarrollar una forma de construir estructuras vasculares arbitrariamente complejas a partir de hidrogeles, y utilizaron esta técnica para imitar una estructura simple similar a un pulmón que bombea y perfunde.
Para abordar este desafío, el equipo creó una nueva tecnología de bioimpresión de código abierto denominada "aparato de estereolitografía para ingeniería de tejidos" o SLATE. El sistema utiliza la fabricación aditiva para hacer hidrogeles suaves de una capa a la vez.
El sistema utiliza la fabricación aditiva para hacer hidrogeles suaves de una capa a la vez
Las capas se imprimen a partir de una solución líquida de prehidrogel que se convierte en un sólido cuando se expone a la luz azul. Un proyector de procesamiento de luz digital ilumina la luz desde abajo, mostrando cortes secuenciales en 2D de la estructura en alta resolución, con tamaños de píxeles de 10 a 50 micrones.
Con cada capa solidificada a su vez, un brazo elevado eleva el gel 3D en crecimiento lo suficiente para exponer el líquido a la siguiente imagen del proyector. La idea clave de Miller y Bagrat Grigoryan, un estudiante graduado de Rice y coautor principal del estudio, fue la adición de colorantes alimentarios que absorben la luz azul. Estos fotoabsorbentes limitan la solidificación a una capa muy fina. De esta manera, el sistema puede producir geles suaves, a base de agua y biocompatibles con una arquitectura interna intrincada en cuestión de minutos.
Las pruebas de la estructura que simula el pulmón mostraron que los tejidos eran lo suficientemente resistentes como para evitar estallar durante el flujo sanguíneo y la "respiración" pulsátil, una entrada y salida rítmicas de aire que simulaban las presiones y frecuencias de la respiración humana. Las pruebas encontraron que los glóbulos rojos pueden tomar oxígeno a medida que fluyen a través de una red de vasos sanguíneos que rodean el saco de aire de "respiración". Este movimiento de oxígeno es similar al intercambio de gases que se produce en los sacos de aire alveolar del pulmón.
En las pruebas de implantes terapéuticos para la enfermedad hepática, el equipo imprimió tejidos en 3D, los cargó con células hepáticas primarias y los implantó en ratones. Los tejidos tenían compartimentos separados para los vasos sanguíneos y las células hepáticas y se implantaron en ratones con lesión hepática crónica. Las pruebas mostraron que las células hepáticas sobrevivieron a la implantación.