p Uma nova maneira de fazer andaimes para culturas biológicas poderia tornar possível o crescimento de células que são altamente uniformes em forma e tamanho, e potencialmente com certas funções. A nova abordagem usa uma forma de impressão 3-D em escala extremamente fina, usando um campo elétrico para desenhar fibras com um décimo da largura de um cabelo humano. p O sistema foi desenvolvido por Filippos Tourlomousis, um pós-doutorado no Center for Bits and Atoms do MIT, e seis outros no MIT e no Stevens Institute of Technology em New Jersey. O trabalho está sendo relatado hoje no jornal Microsistemas e Nanoengenharia .

p Muitas funções de uma célula podem ser influenciadas por seu microambiente, portanto, uma estrutura que permite o controle preciso sobre esse ambiente pode abrir novas possibilidades para o cultivo de células com características particulares, para pesquisa ou, eventualmente, até mesmo para uso médico.

p Enquanto a impressão 3-D comum produz filamentos tão finos quanto 150 mícrons (milionésimos de metro), Tourlomousis diz, é possível obter fibras com larguras de 10 mícrons adicionando um forte campo elétrico entre o bocal que expulsa a fibra e o estágio no qual a estrutura está sendo impressa. A técnica é chamada de eletrogravação por fusão.

p "Se você pegar as células e colocá-las em uma superfície impressa em 3D convencional, é como uma superfície 2-D para eles, " ele explica, porque as próprias células são muito menores. Mas em uma estrutura semelhante a uma malha impressa usando o método de eletrogravura, a estrutura está na mesma escala de tamanho das próprias células, e assim seus tamanhos e formas e a forma como eles formam aderências ao material podem ser controlados ajustando a microarquitetura porosa da estrutura de rede impressa.

p "Por ser capaz de imprimir nessa escala, você produz um ambiente 3D real para as células, "Tourlomousis diz.

p Ele e a equipe usaram microscopia confocal para observar as células cultivadas em várias configurações de fibras finas, alguns aleatórios, alguns precisamente dispostos em malhas de diferentes dimensões. O grande número de imagens resultantes foi analisado e classificado usando métodos de inteligência artificial, para correlacionar os tipos de células e sua variabilidade com os tipos de microambiente, com diferentes espaçamentos e arranjos de fibras, em que foram cultivados.

p As células formam proteínas conhecidas como aderências focais nos locais onde se ligam à estrutura. "As adesões focais são a forma como a célula se comunica com o ambiente externo, "Tourlomousis diz." Essas proteínas têm características mensuráveis ​​em todo o corpo celular, o que nos permite fazer metrologia. Quantificamos esses recursos e os usamos para modelar e classificar com bastante precisão as formas de células individuais. "

p Para uma determinada estrutura semelhante a uma malha, ele diz, "mostramos que as células adquirem formas que estão diretamente acopladas com a arquitetura do substrato e com os substratos eletrogravados derretidos, "promovendo um alto grau de uniformidade em comparação com o não tecido, substratos estruturados aleatoriamente. Essas populações de células uniformes podem ser potencialmente úteis em pesquisas biomédicas, ele diz:"É amplamente conhecido que a forma da célula governa a função celular e este trabalho sugere um caminho orientado pela forma para a engenharia e quantificação das respostas celulares com grande precisão, "e com ótima reprodutibilidade.

p Ele diz que em um trabalho recente, ele e sua equipe mostraram que certos tipos de células-tronco cultivadas nessas malhas impressas em 3D sobreviveram sem perder suas propriedades por muito mais tempo do que aquelas cultivadas em um substrato bidimensional convencional. Assim, pode haver aplicações médicas para tais estruturas, talvez como uma forma de cultivar grandes quantidades de células humanas com propriedades uniformes que possam ser usadas para transplantes ou para fornecer o material para a construção de órgãos artificiais, ele diz. O material usado para a impressão é um fundido de polímero que já foi aprovado pelo FDA.

p A necessidade de um controle mais rígido sobre a função celular é um grande obstáculo para levar produtos de engenharia de tecidos à clínica. Quaisquer etapas para apertar as especificações no andaime, e, assim, também restringe a variação no fenótipo celular, são muito necessários para esta indústria, Tourlomousis diz.

p O sistema de impressão também pode ter outros aplicativos, Tourlomousis diz. Por exemplo, pode ser possível imprimir "metamateriais" - materiais sintéticos com estruturas em camadas ou padronizadas que podem produzir propriedades ópticas ou eletrônicas exóticas. p Esta história foi republicada por cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisas do MIT, inovação e ensino.