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(Foco Nanowerk) La biofabricación es prometedora para la regeneración de tejidos y órganos dañados. Pero un desafío fundamental está obstaculizando el progreso: las biotintas tradicionales para imprimir células vivas no pueden adherirse a superficies húmedas e irregulares de las heridas. Sin una adhesión inmediata y perfecta, las complicadas estructuras bioimpresas colapsan al entrar en contacto con el tejido en los lugares exactos que pretenden reparar.
Ahora los investigadores han desarrollado una biotinta adhesiva para superar esta barrera. La nueva tinta está hecha de gelatina, secreciones de piel de rana y otros polímeros y tiene propiedades humectantes inigualables. Como se describe en detalle en un reciente Pequeño papel (“Una biotinta adhesiva para biofabricación en condiciones húmedas”), se adhiere firmemente a telas y diversas superficies cuando se imprime bajo el agua manteniendo una fidelidad de forma precisa.
Esta biotinta adhesiva húmeda supone un avance importante en la estabilización de delicados injertos de tejido bioimpresos en entornos de heridas dinámicos y húmedos. La tecnología abre nuevas posibilidades para la bioimpresión directamente sobre o dentro de órganos durante procedimientos quirúrgicos. También abre la puerta a la impresión de vendajes vivos o parches para la piel.
El estudio describe una biotinta adhesiva que contiene gelatina metacriloilo (GelMA), gelatina, ácido hialurónico metacrilato (HAMA) y un polímero bioadhesivo natural procedente de secreciones de piel de rana. Si bien las biotintas anteriores carecían de una fuerte unión entre capas y superficies en ambientes húmedos, como procedimientos quirúrgicos, esta nueva tinta demuestra una adhesión versátil y una alta fidelidad dimensional cuando se imprime en diversos tejidos, implantes y otras superficies.
Para recrear estructuras vivas complejas, se deben imprimir múltiples materiales y tipos de células en arquitecturas 3D complejas. Sin embargo, las biotintas estándar a menudo se descomponen cuando se imprimen bajo el agua. Esto presenta obstáculos para nuevas técnicas como la bioimpresión intraoperatoria, en la que los injertos de tejido se imprimen directamente en los sitios de la herida durante la cirugía. El equipo de investigación se propuso desarrollar una tinta adhesiva húmeda para resolver este problema.
Descubrieron que la combinación de secreciones de piel de rana con GelMA, gelatina y HAMA producía una tinta con propiedades cohesivas y adhesivas mejoradas. GelMA forma la estructura fotoreticulable, mientras que la gelatina proporciona espacio para la migración celular. HAMA ayuda a distribuir las partículas de piel de rana para lograr un efecto adhesivo óptimo.
A través de interacciones electrostáticas e hidrofóbicas, la carga negativa de HAMA estabiliza la carga positiva de las secreciones bioadhesivas de piel de rana. Esto evita que las partículas se aglomeren y asegura una distribución uniforme de la adhesión. En conjunto, los enlaces de hidrógeno entre todos los componentes permiten un excelente flujo de tinta y retención de forma cuando se extruyen bajo el agua.
La tinta tiene una viscosidad adelgazante ideal para la bioimpresión y se solidifica rápidamente después de la extrusión. La resistencia de la unión al cizallamiento alcanza hasta 17 kPa en piel de cerdo con superficies húmedas, más del doble que las biotintas de control. Es importante destacar que, en condiciones de humedad, se produce una fuerte adhesión en muchos tejidos y materiales como vidrio, plástico y silicona.
Utilizando un sistema de bioimpresión personalizado, los investigadores demostraron la impresión multiinterfaz de sofisticadas arquitecturas 2D y 3D bajo el agua. La fidelidad del patrón se mantiene sin cambios en diferentes medios, como el medio de cultivo celular, lo que demuestra su versatilidad. Para mejorar la precisión, la maniobrabilidad y el acceso a los procedimientos quirúrgicos, integraron la biotinta con dispositivos de bioimpresión portátiles.
Se imprimieron con éxito construcciones complejas planas y 3D in situ sobre piel de cerdo ex vivo utilizando varias boquillas ergonómicas. Los fibroblastos NIH/3T3 encapsulados exhiben una viabilidad superior al 95 % inmediatamente después de la impresión húmeda y proliferan durante 5 días de cultivo. En ratas, los implantes de hidrogel subcutáneo demuestran integridad estructural sostenida y biocompatibilidad durante 4 semanas.
Finalmente, la rápida formación de gel y la adhesión tisular de la biotinta permitieron una hemostasia eficaz en las heridas del hígado. Aplicada a cortes sangrantes en ratas, la tinta detuvo rápidamente la pérdida de sangre en comparación con el pegamento de fibrina comercial y los controles no tratados.
Con una fuerte adhesión húmeda, alta biocompatibilidad y propiedades fluidas adaptables, esta nueva fórmula de biotinta es extremadamente prometedora. Mediante la bioimpresión portátil, ahora se pueden imprimir y unir trasplantes de tejidos complejos directamente durante la cirugía. La tecnología también podría producir parches de tejido, vendajes y productos hemostáticos.
Los desafíos actuales incluyen la vascularización del tejido impreso más grueso y la prevención del desprendimiento posoperatorio del injerto debido al movimiento. La incorporación de la liberación controlada de fármacos puede ayudar a mejorar la supervivencia e integración celular. Sin embargo, es probable que esta tinta adhesiva abra nuevos horizontes para la bioimpresión en la medicina regenerativa y el tratamiento de heridas.
De
Miguel
Berger
– Michael es autor de tres libros de la Royal Society of Chemistry: Nano-Society: Pushing the Boundaries of Technology, Nanotechnology: The Future is Tiny y Nanoengineering: The Skills and Tools Making Technology Invisible Copyright ©
Nanowerk LLC
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