A bioimpressão 3D pode criar andaimes de engenharia que imitam o tecido natural. Controlar a organização celular dentro desses andaimes projetados para aplicações regenerativas é um processo complexo e desafiador.

Os tecidos celulares tendem a ser altamente ordenados em termos de distribuição espacial e alinhamento, portanto, os andaimes celulares modificados pela bioengenharia para aplicações de engenharia de tecidos devem se assemelhar muito a essa orientação para serem capazes de funcionar como o tecido natural.

No Avaliações de Física Aplicada , da AIP Publishing, uma equipe de pesquisa internacional descreve sua abordagem para direcionar a orientação da célula dentro das fibras de hidrogel depositadas por meio de um método chamado bioprinting multicompartimental.

A equipe usa mistura estática para fabricar fibras de hidrogel estriadas formadas a partir de microfilamentos compactados de diferentes hidrogéis. Nesta estrutura, alguns compartimentos fornecem um ambiente favorável para a proliferação celular, enquanto outros atuam como pistas morfológicas que direcionam o alinhamento celular. A fibra impressa em escala milimétrica com topologia em microescala pode organizar rapidamente as células para uma maturação mais rápida do tecido projetado.

"Essa estratégia funciona em dois princípios, "disse Ali Tamayol, co-autor e professor associado em engenharia biológica na UConn Health. "A formação de topografias é baseada no projeto do fluido dentro dos bicos e na mistura controlada de dois precursores separados. Após a reticulação, as interfaces dos dois materiais servem como superfícies 3D para fornecer dicas topográficas às células encapsuladas dentro do compartimento permissivo da célula. "

A bioimpressão baseada em extrusão é o método de bioimpressão mais amplamente utilizado. Em bioimpressão baseada em extrusão, as fibras impressas têm normalmente várias centenas de micrômetros de tamanho com células orientadas aleatoriamente, portanto, uma técnica que forneça pistas topográficas às células dentro dessas fibras para direcionar sua organização é altamente desejável.

A bioprinting de extrusão convencional também sofre de alta tensão de cisalhamento aplicada às células durante a extrusão de filamentos finos. Mas as características de escala fina da técnica proposta são passivas e não comprometem outros parâmetros do processo de impressão.

Para dirigir a organização celular, de acordo com a equipe, scaffolds bioprinted 3D baseados em extrusão devem ser feitos de filamentos muito finos.

“Torna o processo desafiador e limita sua biocompatibilidade e a quantidade de materiais que podem ser usados, mas com esta estratégia filamentos maiores ainda podem direcionar a organização celular, "disse Tamayol.

Esta técnica de bioimpressão "permite a produção de características morfológicas das estruturas do tecido - com uma resolução de até tamanhos comparáveis ​​à dimensão das células - para controlar o comportamento celular e formar estruturas biomiméticas, "Tamayol disse." E mostra um grande potencial para a engenharia de tecidos fibrilares, como músculos esqueléticos, tendões, e ligamentos. "