p Algas bioprinted 3-D podem ser aproveitadas como uma fonte sustentável de oxigênio para células humanas em tecidos vascularizados projetados, pesquisadores relatam 18 de novembro na revista Matéria . Eles incorporaram as algas fotossintéticas bioimpressas, junto com células humanas derivadas de fígado, em uma matriz de hidrogel 3-D para criar tecidos em forma de favo de mel com lóbulos, semelhante ao fígado humano. No futuro, os pesquisadores dizem, o amigo do ambiente, abordagem econômica de bioimpressão 3-D pode ter potencial para aplicações como modelagem de doenças, Desenvolvimento de drogas, medicina regenerativa e personalizada, e até mesmo engenharia de alimentos. p "O estudo é o primeiro exemplo verdadeiro de engenharia de tecidos simbióticos combinando células vegetais e células humanas de uma forma fisiologicamente significativa, usando bioimpressão 3-D, "diz o autor sênior do estudo, Y. Shrike Zhang, bioengenheiro da Harvard Medical School e do Brigham and Women's Hospital." Nosso estudo fornece um exemplo único de como podemos aproveitar a estratégia simbiótica, frequentemente visto na natureza, para promover nossa capacidade de projetar tecidos humanos funcionais. "

p Há uma demanda crescente por tecidos artificiais para substituir aqueles que foram danificados a fim de restaurar as funções dos órgãos, e na última década, Técnicas de bioimpressão 3-D têm sido usadas para fabricar andaimes de tecido para aplicações biomédicas e de engenharia de tecidos. Essa abordagem normalmente envolve o depósito de um bioink em uma superfície para produzir estruturas 3-D com arquiteturas e formas desejadas para recapitular órgãos e tecidos, incluindo a vasculatura, que desempenha um papel crítico no transporte de oxigênio e nutrientes por todo o corpo. Um bioink é essencialmente um hidrogel contendo células vivas, biomateriais, e outros suplementos de crescimento. Ele imita a matriz extracelular do tecido desejado e apóia o crescimento das células incorporadas.

p Apesar dos avanços na fabricação de tecidos 3-D, a principal limitação tem sido a manutenção de níveis de oxigênio suficientes em todo o tecido projetado para promover a sobrevivência celular, crescimento, e funcionando. Os pesquisadores tentaram resolver esse problema incorporando biomateriais que liberam oxigênio, mas eles normalmente não funcionam por tempo suficiente e às vezes são tóxicos para as células porque produzem moléculas como o peróxido de hidrogênio ou outras espécies reativas de oxigênio. "Um método para permitir a liberação sustentada de oxigênio de dentro dos tecidos projetados está em demanda urgente, "Zhang diz.

p Para atender a essa demanda, Zhang e seus colegas desenvolveram um método de bioimpressão 3-D baseado em algas para incorporar padrões vasculares nos tecidos projetados e fornecer uma fonte sustentável de oxigênio para as células humanas nos tecidos. Especificamente, eles usaram algas verdes unicelulares fotossintéticas chamadas Chlamydomonas reinhardtii. Esta estratégia simbiótica também beneficia as algas, cujo crescimento é parcialmente suportado pelo dióxido de carbono liberado pelas células humanas circundantes.

p A primeira etapa envolveu a bioimpressão 3-D das algas. Os pesquisadores encapsularam C. reinhardtii em um bioink composto principalmente de celulose - o principal componente estrutural das plantas, algas, e fungos. O bioink foi carregado em uma seringa equipada com uma agulha, e a bioprinting de extrusão foi realizada usando uma bioimpressora.

p Próximo, os pesquisadores incorporaram tanto as algas bioimpressas quanto as células humanas derivadas do fígado em uma matriz de hidrogel 3-D. O C. reinhardtii bioimpresso liberava oxigênio de maneira fotossintética e aumentava a viabilidade e funções das células humanas, que cresceu para uma densidade elevada e produziu proteínas específicas do fígado. "Altas densidades celulares em tecidos humanos vascularizados por engenharia eram difíceis de obter antes, "Zhang diz.

p Finalmente, os pesquisadores usaram a enzima celulase para degradar o bioink à base de celulose, em seguida, preencheu os microcanais ocos deixados para trás com células vasculares humanas para criar redes vasculares no tecido semelhante ao fígado. "O desenvolvimento de um bioink fugitivo que permite a oxigenação inicial e subsequente formação de vasos dentro de uma única construção de tecido não foi relatado antes, "Zhang diz." Este é um passo crítico para a engenharia bem-sucedida de tecidos viáveis ​​e funcionais. "

p No fim, o 3-D vascularizado, tecidos oxigenados de engenharia têm potencial para implantação futura para alcançar a regeneração de tecidos em humanos. Esses tecidos também podem ser usados ​​para triagem e desenvolvimento de drogas, estudando os mecanismos da doença, e possivelmente medicina personalizada se células específicas do paciente forem usadas.

p Outra aplicação potencial da tecnologia de bioimpressão 3-D é a engenharia de alimentos. As microalgas representam uma fonte rica de proteínas, carboidratos, ácidos graxos poliinsaturados, carotenóides, vitaminas, e minerais essenciais. Esses compostos bioativos podem ser incorporados em produtos inovadores, produtos alimentícios de cultura para aumentar seu valor nutricional e promover a saúde.

p Mas enquanto isso, mais esforço é necessário para otimizar o método. Por exemplo, os meios de cultura podem ser melhorados para facilitar o crescimento tanto de C. reinhardtii quanto de células humanas, e as condições de luz podem ser ajustadas para otimizar o suprimento de oxigênio das algas. Além disso, estudos detalhados sobre biossegurança, toxicidade, e a imunocompatibilidade das algas será importante para a tradução clínica no futuro. "Esta tecnologia não pode ser imediatamente colocada para uso humano, "Diz Zhang." Ainda é uma prova de conceito e exigirá estudos de acompanhamento significativos para ser traduzido. "