Naukowcy z projektu QMUL korzystają z technologii druku atramentowego 3D i technologii samoorganizacji w celu tworzenia konstrukcji przy użyciu komórek i cząsteczek

"Technika ta otwiera możliwość projektowania i tworzenia scenariuszy biologicznych, takich jak złożone i specyficzne środowiska komórkowe, które mogą być wykorzystywane w różnych dziedzinach, takich jak inżynieria tkankowa, poprzez tworzenie konstruktów przypominających tkanki lub modele in vitro, które można wykorzystać do testowania leków. w bardziej efektywny sposób "- wyjaśnił profesor Alvaro Mata z Wydziału Inżynierii i Nauk o Materiałach Uniwersytetu.

Naukowcy mogą obserwować działanie komórek w ich rodzimym środowisku, ponieważ struktury są osadzone w tuszu podobnym do gdzie komórki żyją, dając im potencjał do zachowywania się tak jak zwykle w ludzkim ciele. Oprócz tej obserwacji zespół mógłby również potencjalnie zbadać rzeczywiste biologiczne scenariusze, takie jak oddziaływanie komórek odpornościowych z innymi komórkami lub gdzie dokładnie wzrasta nowotwór, w celu opracowania nowych leków.

Streszczenie brzmi: "Efektywna integracja molekularnego samoorganizowania i produkcji dodatków zapewniłaby technologiczny skok w dziedzinie bioprogramowania. W tym artykule opisano system biofabrykacji oparty na hydrodynamicznie sterowanym wspólnym składaniu amfifili peptydowych (PA) z naturalnie występującymi biomolekułami i białkami w celu wytworzenia hierarchicznych konstrukcji z dostrajalnym składem cząsteczkowym i kontrolą strukturalną. System wykorzystuje drukowanie atramentowe typu kropelka na żądanie w celu wykorzystania sił płynu na granicy faz i ukierunkowania samodzielnego składania cząsteczek na wyrównane lub nieuporządkowane nanowłókna, struktury hydrożelowe o różnych geometriach i rozmiarach, topografie powierzchni i konstrukty wyższego rzędu związane dyfuzją cząsteczkową. PA są przeznaczone do współtworzenia podczas drukowania w warunkach rozcieńczania komórek z szeregiem zewnątrzkomórkowych białek macierzy (ECM) i biocząsteczek, w tym fibronektyny, kolagenu, keratyny, białek elastynopodobnych i kwasu hialuronowego. Stosując kombinacje tych cząsteczek, NIH-3T3 i komórki macierzyste pochodzące z tkanki tłuszczowej są bioprintowane w obrębie złożonych struktur, jednocześnie wykazując wysoką żywotność komórek (> 88%). Poprzez integrację samodzielnego montażu z bioprintingiem 3D, badanie wprowadza nowatorską platformę biofabryczną zdolną do enkapsulacji i przestrzennego rozproszenia wielu typów komórek w dostosowanych środowiskach okołomórkowych. W ten sposób praca pokazuje potencjał podejścia do generowania złożonych bioaktywnych rusztowań dla zastosowań takich jak inżynieria tkankowa, modele in vitro i badania przesiewowe leków. "

Zgodnie z dokumentem" Produkcja dodatków (3D drukowanie) włączawytwarzanie odtwarzalnych i strukturalnie złożonych rusztowań, przezwyciężając główny czynnik ograniczający w TE. W dziedzinie bioprintingu (produkcja dodatków z żywą materią) drukowanie atramentowe na bazie kropli na żądanie (DoD) okazało się obiecujące dzięki swojej precyzji, elastyczności i kompatybilności z komórkami. Jednakże wiele farb drukarskich stosowanych w technice wytłaczania i druku atramentowego na bazie TE jest ograniczonych przez surowe wymagania dotyczące drukowania (np. Niska lepkość, wysoka sztywność żelu, szybki czas żelowania i biokompatybilność), co znacznie ogranicza wybór materiałów i możliwości tworzyć, a nawet odtwarzać kluczowe komponenty ECM. " CD3D .

Głównym celem inżynierii tkankowej jest możliwość odtworzenia cech naturalnego ECM, który może sygnalizować określone komórki. Podjęto wiele różnych działań mających na celu opracowanie bioinków o lepszym wsparciu kultury komórkowej, takich jak stosowanie sferoidów jako elementów budulcowych, materiałów syntetycznych uzupełnionych czynnikami wzrostu, a obecnie metodą zespołu QMUL, która integruje mikro- i makroskopową kontrolę cech strukturalnych, zapewniony przez drukowanie 3D, z molekularną i nano-skalowalną kontrolą, która jest możliwa dzięki technice samoporządkowania.

"Ta metoda umożliwia budowanie struktur 3D poprzez drukowanie wielu rodzajów biomolekuł zdolnych do montażu w dobrze zdefiniowanych struktury w wielu skalach "- powiedział doktorant i główny autor Hedegaard. "Z tego powodu samoporządkujący się atrament zapewnia możliwość kontrolowania właściwości chemicznych i fizycznych podczas drukowania i po nim, co umożliwia dostrojenie komórek."

Samoorganizacja i technologie druku 3D zastosowane w technice zespołu wyglądają na istniejące ograniczenie w drukowaniu 3D polegające na tym, że zwykłe atramenty mają ograniczoną zdolność pobudzania komórek do drukowania.