Thomas E. Angelini, Ph.D., Professor Associado do Departamento de Engenharia Mecânica e Aeroespacial da Universidade da Flórida e seu grupo de pesquisa, o laboratório de engenharia de matéria macia fabricou com sucesso micro-feixes vivos de células de glioblastoma e material extracelular (ECM) incorporado em um meio de suporte de microgel empacotado. Posteriormente, eles caracterizaram as propriedades físicas das vigas e compararam seus resultados com os modelos tradicionais de engenharia mecânica. Para sua surpresa, estes microscópicos, estruturas delicadas se comportam de maneira muito semelhante às vigas maciças usadas na construção de edifícios cotidianos. "Ficamos satisfeitos e entusiasmados em ver que nossos micro-feixes, apenas 50 a 200 µm de diâmetro, agiu de acordo com os princípios mecânicos para outros modelos, como grandes vigas de aço, "disse S. Tori Ellison. Ellison é um estudante de Ph.D. em Engenharia Mecânica e Aeroespacial que é orientado pelo Dr. Angelini e é o co-autor do artigo publicado que resultou desta pesquisa.

Para testar sistematicamente as variáveis ​​que controlam a mecânica do micro feixe de células-ECM, os pesquisadores variaram a densidade celular, Concentração de ECM, diâmetro do micro-feixe, e as propriedades materiais do meio circundante. Eles encontraram uma cascata de comportamentos baseados em células, incluindo flambagem de viga, romper, e contração axial. Ao modificar as teorias mecânicas clássicas, eles descobriram os princípios básicos da mecânica do micro-feixe de tecido que podem ser generalizados para os tipos de células, ECMs, e materiais de suporte de bioimpressão. "Esses princípios básicos podem ser estendidos a outras formas, como folhas e tubos, permitindo um futuro orientado a componentes de design mecânico em engenharia de tecidos e biofabricação em que a estabilidade e a instabilidade são programadas no processo de maturação do tecido, "disse Cameron Morley, co-primeiro autor. Morely também é Ph.D. em Engenharia Mecânica e Aeroespacial. aluno orientado pelo Dr. Angelini.

Sua descoberta revolucionária, que tem implicações significativas nas estratégias de biofabricação 3-D e no design de conjuntos multicelulares dinâmicos na medicina regenerativa, bem como aplicações de engenharia de tecidos, é publicado na edição de julho de Nature Communications .

Os resultados desta pesquisa serão usados ​​em um novo projeto empolgante que o Dr. Angelini e sua equipe de engenharia de matéria mole acabaram de iniciar, que envolve o desenvolvimento de modelos 3-D avançados de tecido hepático para aplicações de desenvolvimento de drogas. "BioFabUSA, um Instituto de Manufatura dos EUA financiado pelo Departamento de Defesa, administrado pelo The Advanced Regenerative Manufacturing Institute (ARMI), está financiando o projeto. "

De acordo com a proposta do projeto, o objetivo é desenvolver micro-tecidos que possam ser usados ​​em aplicações de desenvolvimento de medicamentos comerciais. O objetivo da pesquisa é gerar micro-tecidos hepáticos biofabricados in vitro de dimensões e composição celular definidas, que terá altos níveis de reprodutibilidade em termos de metrologia, função celular, e sensibilidade celular a drogas e compostos de teste.

A proposta descreve três componentes:

1. Um novo sistema de biofabricação e cultura 3-D que facilita o rápido, preciso, bioimpressão 3D de alta resolução de vários componentes, monitoramento e análise de micro-tecidos, e manutenção de micro-tecidos por meio de troca de mídia ou passagem;
2. Combinações de células hepáticas e materiais extracelulares 3-D impressos em numerosas microestruturas diferentes que serão monitoradas quanto aos critérios de resposta; e
3. Soluções avançadas de automação e engenharia.

O projeto será uma colaboração estreita entre a UF e parceiros da indústria. Os pesquisadores do projeto prevêem que seus resultados levarão a novos produtos, incluindo micro-tecidos embalados capazes de serem usados ​​para modelar a toxicidade hepática humana de compostos farmacêuticos em testes e desenvolvimento avançado de drogas.

Este projeto também produzirá a instrumentação, técnicas, e os ensaios necessários para a bio-fabricação de pequenos substitutos de uma infinidade de diferentes tipos de tecido na próxima fase da pesquisa.

Dr. Angelini resumiu o trabalho de sua equipe, "O compromisso dedicado de nosso laboratório em provar as bases sólidas de nosso sistema de cultura 3-D de biofabricação nos torna um parceiro confiável de escolha neste esforço inovador para trazer medicamentos e tratamentos eficazes para o mercado de forma mais segura, mais rápido, maneira menos custosa. "

"Os pesquisadores de engenharia estão cada vez mais contribuindo diretamente na pesquisa de tradução clínica que pode resultar em benefícios sólidos e imediatos que impactam pessoas e populações. O que o Dr. Angelini e seus alunos fizeram foi um exemplo de Novos Engenheiros que transformarão a sociedade do futuro, "concluiu o Dr. Forrest Masters, Reitor Associado de Pesquisa da Herbert Wertheim College of Engineering.