Um novo processo automatizado imprime uma estrutura de hidrogel à base de peptídeo contendo células uniformemente distribuídas. Os suportes mantêm bem suas formas e facilitam com sucesso o crescimento celular que dura semanas.

'Biimpressão' - impressão 3D que incorpora células vivas - tem o potencial de revolucionar a engenharia de tecidos e a medicina regenerativa. Os cientistas fizeram experiências com 'bioinks' naturais e sintéticos para imprimir estruturas que mantêm as células no lugar à medida que crescem e formam um tecido com uma forma específica. Mas existem desafios com a sobrevivência celular. Bioinks naturais, como gelatina e colágeno, precisam ser tratados com produtos químicos ou luz ultravioleta para manter sua forma, que afeta a viabilidade celular. Os hidrogéis de polímero sintético testados até agora também exigem o uso de produtos químicos agressivos e condições que ameaçam a sobrevivência das células.

A bioengenheira da KAUST, Charlotte Hauser, liderou uma equipe de pesquisadores para desenvolver um processo de bioimpressão que usa peptídeos ultracurtos como base da tinta de suporte. Eles projetaram três peptídeos usando diferentes combinações dos aminoácidos isoleucina, lisina, fenilalanina e ciclohexilalanina.

Para a impressão real, a equipe usou um novo bico de entrada tripla. O bioink peptídeo entra em uma entrada, uma solução tampão vai para outra, e as células são adicionadas por meio de um terceiro. Isso permite que a tinta do peptídeo se misture gradualmente com a solução tampão e, em seguida, combine com as células na saída do bico. Uma vez que a tinta é ejetada, ele se solidifica instantaneamente, capturar as células dentro de sua estrutura.

"É um desafio encontrar um biomaterial compatível com as células que suporte a sobrevivência celular a longo prazo e também possa ser impresso, "diz o estudante de Ph.D. Hepi Hari Susapto." Nossos bioinks feitos de hidrogéis de peptídeo ultracurtos de automontagem abordam com eficiência esse desafio. "

A equipe foi capaz de imprimir cilindros de até quatro centímetros de altura, como na imagem acima, e um nariz semelhante ao humano, que todos mantiveram bem suas formas.

Fibroblastos humanos, células-tronco mesenquimais da medula óssea humana e neurônios do cérebro de camundongo sobreviveram e proliferaram bem dentro da matriz de hidrogel. Os cientistas induziram ainda as células-tronco mesenquimais da medula óssea a se diferenciarem dentro de uma estrutura impressa em tecido semelhante a cartilagem elástica em um período de quatro semanas.

A equipe agora está trabalhando na mudança da química da superfície de seus bioinks para que se pareçam mais com o ambiente celular do corpo humano.

"Nossa próxima etapa é fazer a bioimpressão de modelos de doenças em 3D e órgãos em miniatura para rastreamento e diagnóstico de drogas de alto rendimento, "diz Hauser." Isso poderia ajudar a reduzir o tempo e o custo da busca por medicamentos mais eficazes e personalizados.