p Universidade da Califórnia, San Diego NanoEngineers ganhou uma bolsa do National Institutes of Health (NIH) para desenvolver as ferramentas para fabricar estruturas biodegradáveis ​​em torno das quais os tecidos do coração - vasos sanguíneos funcionais incluídos - crescerão. Desenvolver métodos para o cultivo de tecidos que imitam os detalhes refinados da natureza, incluindo vasculatura, pode levar a avanços nos esforços para cultivar tecidos cardíacos substitutos para pessoas que sofreram um ataque cardíaco. O trabalho também pode levar a melhores sistemas de cultivo e estudo de células, incluindo células-tronco, no laboratório. p O professor Shaochen Chen do Departamento de NanoEngenharia da UC San Diego é o principal investigador da doação de US $ 1,5 milhão de quatro anos do National Institutes of Health. A concessão está financiando o desenvolvimento da plataforma de fabricação necessária para produzir essas estruturas ou "andaimes" biodegradáveis.

p “Estamos criando biomateriais com nanoestruturas no interior, "disse Chen." Cientificamente, existem tantas oportunidades no nível molecular, e a nanoengenharia é perfeita para isso. Esperamos que nossa nova plataforma de biofabricação produza tecidos que imitam os tecidos naturais muito mais de perto. "

p Uma dessas oportunidades é adicionar novos níveis de precisão e funcionalidade aos andaimes produzidos pela "plataforma de biofabricação" que Chen e seus colaboradores inventaram e vêm aprimorando nos últimos cinco anos.

p Com a plataforma de biofabricação aprimorada, engenheiros do Departamento de NanoEngenharia da Escola de Engenharia da UC San Diego Jacobs serão capazes de produzir andaimes com sistemas precisamente projetados de poros em nanoescala e outros detalhes de microarquitetura que controlam como as células interagem umas com as outras e com o ambiente.

p "Você precisa projetar os poros para que a célula possa obter nutrição e despejar resíduos ... caminhos para a célula sobreviver no sistema, "explicou Chen.

p Os pesquisadores também planejam criar andaimes com tubos, e então semeia esses tubos com as células que revestem os vasos sanguíneos - células endoteliais - a fim de tentar gerar sistemas vasculares funcionais. A falta de vasos sanguíneos na maioria dos sistemas de regeneração de tecidos resulta em morte celular, perda de função, e limita o tamanho máximo dos tecidos regenerados.

p Além disso, as propriedades químicas dos novos andaimes mudarão de cima para baixo, que irá criar gradientes químicos que impulsionam o crescimento celular.

p Como nas versões anteriores do sistema de construção de andaimes de Chen, as células serão encapsuladas dentro das paredes do andaime.

p "Usualmente, quando os pesquisadores cultivam tecido, eles fazem um andaime, coloque as células na estrutura e deixe-as crescer, "explicou Chen." Quando fabricamos nossos andaimes, as células já estão dentro das paredes do arcabouço. ”O encapsulamento das células dentro das paredes estimula a disseminação uniforme de células.

p Os andaimes serão baseados em materiais naturais, como ácido hialurônico, um componente chave da "matriz extracelular" que fornece suporte estrutural, cicatrização de feridas, e uma série de outras funções para tecidos humanos e outros animais.

p "Os hidrogéis para nossos andaimes não podem ser muito macios, muito pegajoso ou muito rígido. Eles precisam atender às necessidades do tecido biológico, "disse Chen.

p Colaboradores da Harvard Medical School irão crescer e caracterizar os tecidos iniciados nos andaimes.

p Biimpressão de projeção

p Para fabricar andaimes de tecido, Chen e seus colegas desenvolveram e continuam a refinar um processo de fabricação que usa luz, espelhos precisamente controlados, e um sistema de projeção de computador. Primeiro, os engenheiros projetam um modelo tridimensional da estrutura a ser impressa. Próximo, os engenheiros preparam uma solução contendo tanto as células que eventualmente crescerão no tecido quanto os polímeros que se solidificarão na estrutura. Quando a luz brilha na solução usando a série de espelhos, o andaime se solidifica de acordo com as especificações exatas da imagem projetada.

p Seguindo essas etapas, Os andaimes são fabricados e as células são encapsuladas nas paredes dos andaimes à medida que a luz solidifica os polímeros, uma camada de cada vez.

p "Com nossa plataforma de biofabricação, podemos construir arbitrariamente, formas tridimensionais, como ramos de vasos sanguíneos, e tubos - grandes e pequenos, "disse Chen. Meu foco está na fabricação de materiais e no nível de dispositivos. Este trabalho é aplicável a muitos tipos diferentes de células e tecidos."