Investigadores de Penn State han desarrollado un hidrogel granular que contiene micropartículas de hidrogel y nanopartículas autoensamblables, y que podría ser muy adecuado para fines de bioimpresión. El concepto implica que las nanopartículas se adsorban en las micropartículas de hidrogel y se adhieran reversiblemente entre sí, proporcionando una estructura de gel impresa que es lo suficientemente porosa como para permitir la viabilidad celular, pero que mantiene la forma y las propiedades mecánicas deseadas. A diferencia de los hidrogeles convencionales, que consisten en largas hebras de polímeros interconectadas y rodeadas de agua, y que requieren un equilibrio sustancial entre su porosidad y su capacidad para mantener la forma, la nueva biotinta encuentra un punto ideal, permitiendo tanto la porosidad como la forma. fidelidad.
La bioimpresión ofrece grandes oportunidades para abordar la escasez de trasplantes. Simplemente imprimir un nuevo órgano por encargo podría revolucionar la forma en que entregamos medicamentos. Sin embargo, imprimir tejidos u órganos viables no es una tarea fácil, y se dedica una cantidad significativa de investigación a ajustar las propiedades de dichos materiales impresos para que sean los más adecuados para su propósito.
Muchas biotintas probadas hasta la fecha consisten en hidrogeles a granel. Estos materiales convencionales suelen consistir en una red interconectada de largas hebras de polímero a las que se infunden cantidades significativas de agua. Si bien el material se puede ajustar para mantener su forma después de la impresión, esto generalmente da como resultado una porosidad disminuida, lo que limita la entrada de fluidos biológicos que transportan nutrientes y oxígeno a las células dentro del gel. Básicamente, esto significa que existe un equilibrio entre las propiedades mecánicas de las biotintas de hidrogel convencionales y su capacidad para soportar células vivas.
"La principal limitación de la bioimpresión 3D utilizando biotintas de hidrogel convencionales es el equilibrio entre la fidelidad de la forma y la viabilidad celular, que está regulada por la rigidez y la porosidad del hidrogel", dijo Amir Sheikhi, investigador involucrado en el estudio. "Aumentar la rigidez del hidrogel mejora la fidelidad de la forma de la construcción, pero también reduce la porosidad, comprometiendo la viabilidad celular".
Para solucionar este problema, estos investigadores han recurrido a otro tipo de hidrogel que consta de pequeños gránulos empaquetados entre sí. Su hidrogel consta de microesferas de gel que se mezclan con nanopartículas autoensambladas. Las microesferas son pegajosas y se compactarán cuando se impriman, y las nanopartículas autoensamblables también ayudan a que se unan entre sí para formar una forma cohesiva. Esta mezcla forma un gel poroso, pero aún mantiene su forma.
"Nuestro trabajo se basa en la premisa de que las nanopartículas pueden adsorberse en superficies de microgeles poliméricos y adherir reversiblemente los microgeles entre sí, sin llenar los poros entre los microgeles", dijo Sheikhi. “El mecanismo de adhesión reversible se basa en nanopartículas cargadas heterogéneamente que pueden impartir enlaces dinámicos a microgeles sueltos. Dichos enlaces dinámicos pueden formarse o romperse al liberarse o ejercerse una fuerza de corte, lo que permite la bioimpresión 3D de suspensiones de microgeles sin compactarlas densamente”.
Estudio en la revista Small : Biotintas de hidrogel granular diseñadas con nanoingeniería con microporosidad interconectada preservada para bioimpresión por extrusión
Vía: Penn State