Um santo graal para a pesquisa ortopédica é um método não apenas para criar tecido ósseo artificial que corresponda precisamente ao real, mas faz isso em detalhes microscópicos que inclui estruturas minúsculas potencialmente importantes para a diferenciação de células-tronco, que é a chave para a regeneração óssea.

Pesquisadores da NYU Tandon School of Engineering e do New York Stem Cell Foundation Research Institute (NYSF) deram um grande passo ao criar a réplica exata de um osso usando um sistema que combina imagens biotermais com um "nano-cinzel" aquecido. Em um estudo, "Litografia de custo e tempo eficaz de réplicas de tecido ósseo de tamanho milimétrico reutilizáveis ​​com tamanho de recurso Sub-15 nm em um polímero biocompatível, "que aparece no jornal Materiais Funcionais Avançados , os investigadores detalham um sistema que lhes permite esculpir, em um material biocompatível, a estrutura exata do tecido ósseo, com características menores que o tamanho de uma única proteína - um bilhão de vezes menor que um metro. Esta plataforma, chamado, litografia de sonda de varredura bio-térmica (bio-tSPL), tira uma "fotografia" do tecido ósseo, e então usa a fotografia para produzir uma réplica genuína dela.

O time, liderado por Elisa Riedo, professor de engenharia química e biomolecular na NYU Tandon, e Giuseppe Maria de Peppo, Ralph Lauren Pesquisador Principal Sênior do NYSF, demonstraram que é possível aumentar o bio-tSPL para produzir réplicas ósseas em um tamanho significativo para estudos e aplicações biomédicas, a um custo acessível. Essas réplicas ósseas suportam o crescimento de células ósseas derivadas das células-tronco do próprio paciente, criando a possibilidade de ser pioneiro em novas aplicações de células-tronco com amplo potencial terapêutico e de pesquisa. Essa tecnologia pode revolucionar a descoberta de medicamentos e resultar no desenvolvimento de melhores implantes e dispositivos ortopédicos.

A pesquisa, "Litografia de custo e tempo eficaz de réplicas de tecido ósseo reutilizáveis ​​de tamanho milimetrado com tamanho de característica sub-15 nm em um polímero biocompatível, " aparece em Materiais Funcionais Avançados .

No corpo humano, as células vivem em ambientes específicos que controlam seu comportamento e dão suporte à regeneração de tecidos por meio do fornecimento de sinais morfológicos e químicos em escala molecular. Em particular, as células-tronco ósseas são incorporadas em uma matriz de fibras –– agregados de moléculas de colágeno, proteínas ósseas, e minerais. A estrutura hierárquica óssea consiste em um conjunto de micro e nanoestruturas, cuja complexidade impediu sua replicação por métodos de fabricação padrão até agora.

"tSPL é um método de nanofabricação poderoso que meu laboratório foi pioneiro há alguns anos, e é atualmente implementado usando um instrumento disponível comercialmente, o NanoFrazor, "disse Riedo." No entanto, até hoje, limitações em termos de rendimento e biocompatibilidade dos materiais têm impedido seu uso em pesquisas biológicas. Estamos muito entusiasmados por ter quebrado essas barreiras e levado tSPL ao reino das aplicações biomédicas. "

Seu tempo e custo-benefício, bem como a compatibilidade celular e reutilização das réplicas ósseas, fazem do bio-tSPL uma plataforma acessível para a produção de superfícies que reproduzem perfeitamente qualquer tecido biológico com uma precisão sem precedentes.

"Estou entusiasmado com a precisão alcançada usando bio-tSPL. Superfícies miméticas ósseas, como o reproduzido neste estudo, criar possibilidades únicas para a compreensão da biologia celular e modelagem de doenças ósseas, e para desenvolver plataformas de triagem de drogas mais avançadas, "disse de Peppo." Como engenheiro de tecidos, Estou especialmente animado com o fato de que esta nova plataforma também pode nos ajudar a criar implantes ortopédicos mais eficazes para tratar defeitos esqueléticos e maxilofaciais resultantes de lesões ou doenças. "