Bioprinter 3D canadense imprime remendos para feridas profundas na pele

Um bioprinter portátil pesa apenas 997 gramas.

Pesquisadores da Universidade de Toronto desenvolveram um bioprinter 3D que pode imprimir tiras de biomaterial para curar feridas profundas na pele. O dispositivo portátil cabe na sua mão e pesa 997 gramas. Ele pode imprimir um adesivo de pele com 2 cm de largura em alguns minutos.

Ensaios do bioprinter 3D foram realizados em animais grandes e pequenos: para isso, uma ferida de tamanho 20x40 mm foi cortada na pele de um animal, foi feito um substrato de agarose, após o qual foi aplicada uma camada de biomaterial impresso.

Materiais e Métodos



A figura acima mostra um diagrama que mostra o processo de bioimpressão. As células são suspensas em uma solução de hidrogel. Em seguida, são preenchidos com uma (ou, se necessário, várias) seringas. Outra seringa contém uma solução que forma reticulações (mostradas em azul na figura a). Esta solução sob condições moderadas (isto é, a pH natural e temperatura corporal) promove a conversão da solução de biopolímero em um gel.

Depois de instalar as seringas cheias em uma bio-impressora manual, a bio-tinta é aplicada como material biológico ou camada de tecido em um copo de cultura ou diretamente na superfície da ferida. Por exemplo, a bio-tinta contendo fibroblasto humano pode ser distribuída uniformemente na camada dérmica com uma espessura de 0,1 - 0,6 mm. Os queratinócitos contendo bio-tinta podem ser aplicados em tiras paralelas separadas por tiras sem células, que se assemelham a um transplante epitelial de pele.

Cartucho microfluídico

A parte principal do instrumento é um cartucho microfluídico feito de um polímero translúcido. Foi criado em uma impressora 3D. O cartucho fornece distribuição lateral uniforme de pelo menos duas soluções em redes de microcanais localizadas em planos separados. O cartucho possui aberturas de 8, 14 e 20 mm de largura.

Preparação de substrato de agarose

Uma solução de agarose a 2% em água desionizada é preparada por aquecimento com radiação de microondas. A solução é resfriada a 60 ° C antes de derramar em placas de Petri estéreis, o que leva à formação de uma camada de gel com 3 mm de espessura. O gel endurece em 30 minutos à temperatura ambiente.

Preparação de tinta biológica

Os pesquisadores prepararam bio-tinta com três compostos diferentes.

1. Para formações de colágeno de alginato: o alginato de sódio foi dissolvido em uma solução DMEM e 20 mmol / L de HEPES e filtrado usando um microfiltro de seringa de 0,1 μm. O colágeno tipo 1 foi balanceado para pH 7 com 1 g / mol de NaOH em solução salina tamponada com fosfato (PBS). As duas soluções estoque foram misturadas para obter uma concentração de 5 mg / ml de colágeno tipo 1 e 2% de alginato. A solução foi mantida em gelo antes do uso.

2. Tinta biológica para a camada dérmica: fibrinogênio a 5% foi dissolvido a 37 ° C em PBS com agitação moderada por 2 horas. Dissolveu-se ácido hialurónico a 1% em PBS. As soluções foram misturadas na proporção de 1: 1 e depois filtradas. Uma solução de colágeno tipo 1 foi balanceada com NaOH para pH 7 e misturada com uma solução de fibrina / ácido hialurônico filtrada para obter uma concentração de 1,25% de fibrinogênio, 0,25% de ácido hialurônico e 0,25% de colágeno. A solução foi mantida em gelo antes do uso.

3. Tinta biológica para a camada epidérmica: preparada com uma concentração total de 2,5% de fibrinogênio e 0,25% de ácido hialurônico.


Antes e depois da aplicação da tinta (Figura f)

A equipe de desenvolvimento de dispositivos espera que algum dia seu dispositivo seja usado em um ambiente clínico para melhorar o tratamento de queimaduras e outras lesões cutâneas graves.
O texto completo do trabalho está disponível aqui .

Um dispositivo semelhante foi criado por cientistas coreanos em 2017. Era um bioprinter 3D que imprimia biomaterial , que lembrava fortemente a pele humana na composição, mas o custo desse material era 50 vezes mais barato que o de análogos. A pele foi criada com base em material de colágeno e poliprolactona e amadureceu por duas semanas.

E cientistas da Austrália criaram uma caneta biológica impressa em 3D que pode imprimir cartilagens diretamente em áreas danificadas do corpo: ossos, tendões ou músculos. O biomaterial foi criado a partir de hidrogel e células-tronco. A composição foi tratada com radiação ultravioleta.

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