É importante saber que as novas células estão sendo nutridas. Os cientistas da Rice University estão trabalhando em uma maneira de ter certeza.

O laboratório Rice da bioengenheira Jane Grande-Allen inventou sensores de micropartículas moles para monitorar os níveis de oxigênio em hidrogéis que servem como suportes para tecidos em crescimento.

Os hidrogéis que estão sendo desenvolvidos na Brown School of Engineering de Rice e em outros lugares podem ser colocados no local de um ferimento. Semeado com células vivas, eles encorajam o crescimento de novos músculos, cartilagem ou, talvez algum dia, órgãos inteiros. Idealmente, o hidrogel atrai os vasos sanguíneos que infundem o material e nutrem as células.

Grande-Allen e sua equipe projetaram suas partículas fluorescentes para relatar os níveis de oxigênio dentro dos géis. Seu trabalho foi publicado na revista American Chemical Society Ciência e Engenharia de Biomateriais ACS .

"Temos colaborado com investigadores em mecanobiologia intestinal e queríamos uma maneira direta de dizer qual o nível de oxigênio que tínhamos em nossas culturas de tecidos 3-D, "Grande-Allen disse." Onde pretendemos um nível específico de oxigênio, queremos ter certeza de que é isso que as células estão recebendo.

"Existem várias maneiras de fazer isso, "disse ela." Podemos ter modelos computacionais, mas teríamos que fazer várias suposições sobre a maneira como o oxigênio permeia o meio de cultura e o material de andaime 3-D. A melhor maneira é medi-lo diretamente, então esse era o nosso objetivo. "

Principal autor Reid Wilson, um M.D./Ph.D. estudante da Rice and Baylor College of Medicine, baseado no trabalho do ex-aluno de Rice, Matthew Sapp, e do estudante de graduação Sergio Barrios, para desenvolver micropartículas moles que incorporam uma molécula fluorescente disparada por oxigênio baseada em paládio e um fluoróforo de referência.

Wilson passou por várias iterações de combinações e concentrações de corantes para desenvolver essas micropartículas. "O problema de usar fluoróforos responsivos ao oxigênio em culturas tridimensionais é que o sinal deles não é brilhante o suficiente para medir de forma confiável, "disse ele." Então, carregamos as micropartículas com altas concentrações de corante, o que permitiu medições mais reproduzíveis da concentração de oxigênio. "

As partículas podem ser suspensas em hidrogel junto com células vivas, e os testes mostraram que eles não são tóxicos para essas células. Os sinais dos componentes fluorescentes podem ser lidos em seus comprimentos de onda individuais, mas seu poder está em combinar a resposta de ambos, o que dá aos médicos a capacidade de medir o conteúdo de oxigênio em até 2 milímetros nos tecidos.

"Isso é pequeno, mas os limites de difusão de oxigênio são geralmente minúsculos, "Grande-Allen disse." Algumas células estão muito perto de um suprimento de sangue, com um alto nível de oxigênio trazido pelas células do sangue com hemoglobina. Mas algumas bactérias no microbioma são normalmente anaeróbicas e sobrevivem melhor sem oxigênio. "

Grande-Allen disse que as partículas não são suscetíveis a fotodegradação (desbotamento) quando iluminadas no comprimento de onda adequado, nem afundaram do hidrogel, como partículas fluorescentes maiores eram propensas a fazer, mesmo após um ano de armazenamento.

Ela observou que tecidos como a cartilagem e certos tipos de válvulas cardíacas doentes não têm redes vasculares, ainda assim, suas células prosperam. "Sempre me perguntei como essas células obtêm nutrição e do que precisam para sobreviver, "ela disse." Com micropartículas sensíveis ao oxigênio e outras técnicas que usamos em meu laboratório para esticar materiais vivos e de engenharia, podemos começar a trabalhar para responder a essas perguntas. "