p Proteínas fibrosas, como colágeno e fibrinogênio, formam uma fina camada sólida na superfície de uma solução aquosa semelhante à "pele" que se forma no leite quente, de acordo com uma equipe de pesquisadores da Penn State, que acreditam que essa descoberta pode levar a uma bioprinting e engenharia de tecidos mais eficientes. p No corpo humano, proteínas fibrosas fornecem suporte estrutural para células e tecidos e auxiliam na biomecânica. O colágeno constitui 80% da nossa pele e 10% dos nossos músculos, enquanto o fibrinogênio ajuda na coagulação do sangue, formando o hidrogel fibrina.

p "Soluções de proteína de colágeno e fibrinogênio são amplamente utilizadas como precursores de hidrogéis de colágeno e fibrina em aplicações de engenharia de tecidos, "disse Hemanth Gudapati, estudante de graduação em ciências da engenharia e mecânica. "Isso ocorre porque o colágeno e a fibrina, que são usados ​​como materiais estruturais para engenharia de tecidos semelhantes ao seu papel no corpo humano, não são tóxicos, biodegradável e imita os microambientes naturais das células. "

p Gudapati e outros pesquisadores relatam, no Matéria Macia , pela primeira vez que proteínas fibrosas formam uma camada sólida na superfície da água devido à agregação de proteínas na interface ar / água. Esta camada sólida interfere nas medições precisas da reologia da solução, que é o estudo das propriedades dos fluidos, como o fluxo. Anteriormente, foi apenas demonstrado que o outro tipo principal de proteína, proteínas globulares, formaram essas camadas sólidas na interface ar / água.

p Medições reológicas precisas são vitais para uma bioimpressão bem-sucedida. A medição da viscosidade é importante para identificar quais soluções de proteína são potencialmente imprimíveis, e para detectar inconsistências no comportamento do fluxo entre diferentes lotes de proteínas fibrosas.

p "Colágeno e fibrinogênio são extraídos de animais, e seu comportamento de fluxo muda de lote para lote e com o tempo, "Disse Gudapati.

p Isso, por sua vez, leva a um desafio para resultados de bioimpressão consistentes.

p "A medição precisa do comportamento do fluxo ajuda na entrega confiável ou consistente das soluções de proteína durante a bioimpressão, "Gudapati disse." Isso ajuda na fabricação de coisas como dispositivos confiáveis ​​de órgão em chip e modelos de doenças. "

p Uma solução potencial para uma medição precisa é adicionar um surfactante como o polissorbato 80 para evitar a formação de filme na interface ar / água.

p A pesquisa também identifica as concentrações de soluções de proteína que são potencialmente imprimíveis via bioimpressão a jato de tinta, junto com a identificação de parâmetros operacionais de bioimpressão.

p Gudapati disse que há outras descobertas em sua pesquisa que exigirão mais investigações. Estes incluíram a possibilidade de que as proteínas fibrosas agregadas na interface ar / água podem ser liberadas da interface e que esses agregados de proteínas podem causar acúmulo adicional das proteínas nas soluções.

p "A maior agregação em massa pode ser uma das razões para o mau alinhamento das fibras de colágeno ou a fraca resistência mecânica da fibrina fora do corpo, ou seja, em vitro, quais são os desafios que as aplicações de engenharia de tecidos enfrentam atualmente, "Disse Gudapati.

p O trabalho foi feito no laboratório de Ibrahim Ozbolat, Hartz Family Career Development Associate Professor of Engineering Science and Mechanics, em colaboração com Ralph Colby, professor de ciência e engenharia de materiais e engenharia química.

p "O trabalho do Dr. Colby com soluções de proteína globular influenciou nosso trabalho, "Disse Gudapati." Por exemplo, percebemos que as proteínas fibrosas poderiam se comportar de forma semelhante às proteínas globulares na interface ar / água no início de nossa pesquisa. "