L'ingénierie ou la régénération tissulaire est le processus d'amélioration ou de remplacement de tissus biologiques en combinant des cellules et d'autres matériaux avec les conditions chimiques et physiologiques optimales afin de construire des échafaudages sur lesquels de nouveaux tissus viables peuvent se former. Nous avons vu de nombreux exemples d'impression 3D utilisés pour accomplir cette tâche. Le potentiel de concevoir de nouveaux tissus de cette manière fournit une réponse aux pénuries de transplantations d'organes et aux applications dans la découverte de médicaments.
Cependant, pour devenir des tissus viables, ces cellules ont besoin d'oxygène qui leur est délivré via des vaisseaux sanguins, qui, dans les tissus transplantés, peuvent prendre plusieurs jours à se développer. Mais un groupe collaboratif de chercheurs travaille sur une solution: un bioinque libérant de l'oxygène qui peut fournir cet élément essentiel aux cellules des tissus bio-imprimés en 3D. Cela permet aux cellules de survivre en attendant que les vaisseaux sanguins finissent de croître.
Cellules cardiaques dans un bioink (L) sans support d'oxygène et (R) avec des capacités de libération d'oxygène. Les cellules vivantes sont colorées en vert, les cellules mortes en rouge. (Image: Laboratoire Khademhosseini)
L'équipe de chercheurs – de l'UCLA, de l'Université Kocaeli en Turquie, du Terasaki Institute for Biomedical Innovation (TIBI) en Californie, de l'Université de technologie Sharif en Iran, de l'Université Erciyes en Turquie, de l'Université de Lorraine en France et de l'Université de l'Iowa. a publié un article, «3D Bioprinting of Oxygenated Cell-Laden Gelatin Methacryloyl Constructs», dans Advanced Healthcare Materials, sur leur travail.
L'abstrait déclare: «La survie des cellules pendant les premières étapes de la transplantation et avant la formation de nouveaux vaisseaux sanguins est un défi majeur dans les applications translationnelles des tissus bio-imprimés en 3D. La supplémentation en oxygène (O2) aux cellules transplantées via une source génératrice d'O2 telle que le peroxyde de calcium (CPO) est une approche intéressante pour assurer la viabilité cellulaire. Le peroxyde de calcium produit également de l'hydroxyde de calcium qui réduit la viscosité des bioinks, ce qui est un facteur limitant pour la bio-impression. Par conséquent, l'adaptation de cette solution à la bio-impression 3D est d'une importance significative. Dans cette étude, une bioinque de gélatine méthacryloyle (GelMA) optimisée en termes de pH et de viscosité est développée. Les propriétés rhéologiques améliorées conduisent à la production d'un bioink robuste adapté à la bio-impression 3D et à la libération contrôlée d'O2. De plus, la libération d'O2, les conditions de bio-impression et les performances mécaniques des hydrogels ayant différentes concentrations de CPO sont caractérisées. À titre d'étude de preuve de concept, les fibroblastes et les cardiomyocytes sont bio-imprimés en utilisant du CPO contenant du gelMA bioink. La viabilité et l'activité métabolique des cellules imprimées sont vérifiées après 7 jours de culture en condition hypoxique. Les résultats montrent que l'ajout de CPO améliore l'activité métabolique et la viabilité des cellules dans des constructions bio-imprimées dans des conditions hypoxiques.
Afin d'améliorer les propriétés physiques et chimiques de leur bioink gélatine méthacryloyle (GelMA) générant de l'oxygène, l'équipe a effectué des tests approfondis et a constaté qu'une quantité suffisante d'oxygène était fournie aux cellules pour réguler les structures tissulaires en développement jusqu'à ce que les vaisseaux sanguins soient terminés. développement. Une fois que cela s'est produit, les vaisseaux pourraient prendre en charge la livraison de l'oxygène. Même dans ce cas, le bioink peut toujours aider en fournissant un soutien supplémentaire afin d'améliorer la croissance et la régénération de plus de nouveaux tissus.
«En fournissant de l'oxygène aux cellules implantées, nous serions en mesure d'améliorer la fonctionnalité tissulaire et l'intégration au tissu hôte», explique Samad Ahadian, PhD, chercheur principal de l'équipe TIBI. «Une approche similaire peut être utilisée pour fabriquer des tissus fonctionnels avec une survie améliorée pour des applications de dépistage de médicaments et des études physiopathologiques sur une longue période.»
De plus, les chercheurs ont mené des expériences sur des constructions tissulaires contenant deux types de cellules, y compris des cellules musculaires et des cellules cardiaques, et ont rapporté que l'utilisation de la nouvelle bioinc avait des «effets positifs».
(Source: Nanowerk News)
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