Tecidos e órgãos projetados foram cultivados com vários graus de sucesso em laboratórios por muitos anos. Muitos deles usaram uma abordagem de andaime, onde as células são semeadas em estruturas de suporte biodegradáveis ​​que fornecem a arquitetura subjacente do órgão ou tecido desejado.

Mas os andaimes podem ser problemáticos - em última análise, eles devem degradar e desaparecer, mas cronometrar essa decomposição para coincidir com a maturação do órgão é complicado, e às vezes os subprodutos da degradação podem ser tóxicos. Os andaimes também podem interferir no desenvolvimento de conexões célula a célula, que são importantes para a formação de tecidos funcionais.

Agora, uma equipe de pesquisa liderada por Eben Alsberg, o professor Richard e Loan Hill de Bioengenharia e Ortopedia da Universidade de Illinois em Chicago, desenvolveu um processo que permite a impressão 3D de tecidos biológicos sem andaimes usando "tinta" composta apenas por células-tronco. Eles relatam seus resultados no jornal Horizontes de materiais .

"Nossa plataforma de impressão apenas de células permite a impressão 3-D de células sem um suporte de andaime clássico usando um banho temporário de contas de hidrogel no qual a impressão ocorre, "Alsberg disse.

Os grânulos de hidrogel em escala mícron permitem que o bico da impressora 3-D se mova através dele e deposite células com resistência mínima ao movimento do bico ou à ejeção das células. As esferas de gel sustentam as células à medida que são impressas e as mantém no lugar e preservam sua forma.

Uma vez que as células são impressas na matriz de contas de hidrogel, é exposto à luz ultravioleta, que faz a ligação cruzada das contas, na verdade, congelando-os no lugar. Isso permite que as células impressas se conectem entre si, amadurecem e crescem dentro de uma estrutura estável. A mídia que banha as células flui facilmente através dos grânulos de gel reticulados e pode ser trocada conforme necessário para fornecer nutrientes frescos e descartar os resíduos produzidos pelas células. Os grânulos de hidrogel podem ser removidos por meio de agitação suave, ou controlando sua degradação, deixando o tecido intacto para trás.

"O banho de hidrogel tem propriedades únicas que permitem a impressão do bioink apenas de célula em arquiteturas complexas, e a subsequente estabilização temporária dessas estruturas apenas de células para permitir a formação de junções célula-célula, "Alsberg disse." Usando a química, podemos regular quando as contas vão embora. "

As células usadas pela equipe de Alsberg são células-tronco - aquelas que podem se diferenciar em uma ampla variedade de outros tipos de células. Eles usaram as células-tronco para imprimir em 3-D uma orelha de cartilagem e um "fêmur" do tamanho de um roedor no banho de hidrogel. As células que eles imprimiram foram capazes de se formar estáveis, conexões célula-célula por meio de proteínas especializadas.

"Pela primeira vez, construções de células apenas podem ser impressas em formas intrincadas que são feitas de diferentes tipos de células sem um portador de hidrogel ou estrutura tradicional que pode então ser estabilizada por um período de um dia a semanas. Demonstramos que os agregados celulares podem ser organizados e montados usando esta estratégia para formar tecidos funcionais maiores, que pode ser valioso para engenharia de tecidos ou medicina regenerativa, triagem de drogas e como modelos para estudar a biologia do desenvolvimento, "Alsberg disse.