Bombas capilares de sacrificio para diseñar formas biológicas multiscalares

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los biomateriales
• Ingeniería de tejidos
• La Medicina Regenerativa

Sus antecedentes:

• Los tejidos naturales exhiben complejas arquitecturas multiscalares que regulan las funciones biológicas.
• Los métodos actuales de bioimpresión y fotoablación se enfrentan a limitaciones para lograr construcciones a gran escala y resolución subcelular.
• La fabricación de motivos biológicos multiscalares, como los árboles vasculares, en hidrogeles blandos sigue siendo un desafío significativo.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un nuevo método para fabricar estructuras multiscalares en hidrogeles naturales blandos.
• Superar las limitaciones de las técnicas de biofabricación aditiva y sustractiva existentes.
• Permitir la creación de arquitecturas de tejidos complejos, incluidas las redes vasculares, con alta fidelidad a través de múltiples escalas de longitud.

Principales métodos:

• Utilizan bombas capilares de sacrificio diseñadas a base de galio para la evacuación (ESCAPE) durante el moldeo.
• Selección de biomaterial desacoplado del proceso de construcción geométrica.
• Utilizó herramientas no biocompatibles para la creación de geometría inicial dentro de hidrogeles blandos.

Principales resultados:

• Generó con éxito estructuras multiscalares en hidrogeles naturales blandos, logrando características a escala celular (<10 μm) y a escala milimétrica.
• Árboles vasculares ramificados y cargados de células en colágeno, con diámetros que van desde las arteriolas de 300 μm hasta la microvasculatura.
• Micromodelado demostrado de las superficies internas de las paredes vasculares con señales topográficas para la orientación celular y la ingeniería de estructuras finas como las malformaciones vasculares.

Conclusiones:

• El moldeo ESCAPE proporciona una plataforma versátil para la fabricación de formas complejas multiscalares en biomateriales blandos.
• Esta técnica supera las barreras tecnológicas anteriores en la ingeniería de tejidos, permitiendo arquitecturas de tejidos in vitro anteriormente inaccesibles.
• Abre el camino para modelos avanzados de tejidos y aplicaciones de medicina regenerativa que requieren diseños intrincados y multiscalares.