Costrutti tissutali vascolarizzati spessi stampati in 3D per l’ingegneria degli organi e la medicina rigenerativa

I progressi nei test antidroga e nella medicina rigenerativa potrebbero trarre grandi benefici dai tessuti umani ingegnerizzati in laboratorio costruiti con una varietà di tipi di cellule con un’architettura 3D precisa. Ma la produzione di tessuti umani di dimensioni superiori al millimetro è stata limitata dalla mancanza di metodi per la costruzione di tessuti con reti vascolari che sostengono la vita incorporate.

ricerca Multidisciplinare al Wyss Institute ha portato allo sviluppo di un multi-materiale 3D bioprinting metodo che genera vascolarizzato tessuti composto da ingresso, soggiorno cellule umane che sono quasi dieci volte più spesso rispetto al passato tessuti ingegnerizzati e che è in grado di sostenere la loro architettura e la funzione per più di sei settimane. Il metodo utilizza uno stampo in silicone stampato personalizzabile per alloggiare e scandire il tessuto stampato su un chip. All’interno di questo stampo, viene stampata una griglia di canali vascolari più grandi contenenti cellule endoteliali viventi in inchiostro siliconico, in cui un inchiostro autoportante contenente cellule staminali mesenchimali viventi (MSC) viene stratificato in un processo di stampa separato. Dopo la stampa, un liquido composto da fibroblasti e matrice extracellulare viene utilizzato per riempire le regioni aperte all’interno del costrutto, aggiungendo un componente del tessuto connettivo che incrocia e stabilizza ulteriormente l’intera struttura.

La risultante dei tessuti molli struttura può essere immediatamente perfusi con sostanze nutritive così come fattori di crescita e differenziazione attraverso un unico ingresso e uscita su due lati opposti del chip che si connettono al vascolare canale per garantire la sopravvivenza e la maturazione delle cellule. In uno studio proof-of-principle, costrutti di tessuto bioprinted spessi un centimetro contenenti MSC di midollo osseo umano circondati da tessuto connettivo e supportati da una vascolarizzazione artificiale rivestita di endotelio, hanno permesso la circolazione dei fattori di crescita ossea e, successivamente, l’induzione dello sviluppo osseo.

Questo innovativo approccio di bioprinting può essere modificato per creare vari tessuti 3D vascolarizzati per la medicina rigenerativa e gli sforzi di test antidroga. Il team di Wyss sta anche studiando l’uso della bioprinting 3D per fabbricare nuove versioni degli organi dell’Istituto su dispositivi chip, il che rende il loro processo di produzione più automatizzato e consente lo sviluppo di dispositivi microfisiologici sempre più complessi. Questo sforzo ha portato al primo organo interamente stampato in 3D su un chip – un cuore su un chip-con sensori integrati di deformazione morbida.