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Uso de Metacrilato de Gelatina para Células Hepáticas Bioprint

En un reciente artículo publicado en la revista bioimpresiónEn este artículo, los investigadores discutieron el desarrollo de una fórmula de biotinta basada en la gelatina de eliminación de radicales de metacrilamida para la bioimpresión 3D de la construcción del parénquima hepático.

estancia: Gelatina gelatinosa captadora de radicales para una formulación de Bioink a base de metacrilamida para la bioimpresión 3D de la construcción del parénquima hepático. Haber de imagen: Sr. bueno/Shutterstock.com

antecedentes

La bioimpresión 3D ha surgido como una tecnología potencial en la ingeniería de tejidos y la medicina regenerativa y es una tecnología de vanguardia que ayuda a crear sustitutos biológicos físicamente idénticos. Se utiliza un medio transportador o de bioenlace para lograr la tarea de sedimentación celular de acuerdo con un diseño específico. Los biotintas que se asemejan mucho a la matriz extracelular (MEC) y tienen excelentes cualidades de cristalización para diversos procesos de bioimpresión son opciones prometedoras para mejorar la función y la viabilidad celular.

Los hidrogeles son ideales para esta aplicación porque son estructuralmente similares a la ECM y se pueden unir para producir redes 3D de alta humedad. Al igual que los biotintas, se ha investigado una variedad de sistemas de hidrogel. La gelatina modificada, también conocida como metacrilamida de gelatina, gelatina de metacriloilo y metacrilato de gelatina, todos abreviados como GelMA, es uno de los sistemas de hidrogel más estudiados para la biofabricación de formulaciones de tejidos.

Los radicales libres de la encapsulación celular fotoiniciada interactúan con las proteínas, las membranas celulares y los ácidos ribonucleicos, causando un daño celular significativo al interferir con una variedad de funciones bioquímicas y fisiológicas. Se ha demostrado que muchos antioxidantes eliminan los oxidantes y eliminan los radicales libres en los tejidos.

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Sobre el estudio

En este estudio, los autores introdujeron la adición de ácido ascórbico, una molécula depuradora de radicales libres (FRS) muy conocida, a una formulación de biotinta GelMA para proteger la proliferación celular, la viabilidad y la función tisular de las estructuras del parénquima hepático 3D bioimpresas. La concentración de FRS se ajustó en el bioink y las células de hepatoma humano (HepG2) se biotinilaron en 3D.

El equipo presentó una fórmula novedosa de biouniones fotoprotectoras para la bioimpresión de estructuras hepáticas funcionales. Se ha agregado ácido ascórbico a bioink como ingrediente biológicamente activo. El ácido L-ascórbico se ha utilizado en formulaciones de biotintas y estructuras de tejido hepático como químico fotoprotector. Para resaltar los beneficios potenciales del biotinta GelMA-FRS en las estructuras hepáticas bioimpresas, se utilizaron células HepG2.

Los investigadores probaron la actividad funcional de las estructuras bioimpresas. También se ha descrito la creación de una formulación biofotoprotectora a base de GelMA.

notas

La síntesis de proteínas en GelMA-FRS (3.4) comenzó a 50 ± 2 ng/ml el primer día y aumentó linealmente a 128 ± 3 ng/ml el séptimo día. La composición impresa con GelMA bioink mostró una tendencia de aumento similar pero con una disminución de 32 ± 3 ng/ml de producción de albúmina que aumentó a 91 ± 8 ng/ml al séptimo día.

La actividad celular de la formulación de bioenlazador 3,4 mM fue significativamente mayor al final de los 7 días que la impresa con GelMA solo. Los valores de viscosidad casi se duplicaron de 0.0156 Pa.s a 24 °C a 9.991 Pa a 17 °C para GelMA-FRS (3.4), y de 0.00283 a 24 °C a 4.0155 a 15 °C para GelMA-FRS (3.4) , y luego se estabilizó la curva, lo que confirmó la estabilidad de los geles.

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La secreción de albúmina por las células incrustadas en GelMA comenzó a 60 ± 2 ng/ml el primer día y aumentó linealmente a 86 ± 4 ng/ml después de 7 días. GelMA y GelMA-FRS (3.4) tenían coeficientes de presión de 1,37 ± 0,24 kPa y 0,29 ± 0,03 kPa, respectivamente. La porosidad de los hidrogeles liofilizados GelMA y GelMA-FRS (3.4) fue 74.1% y 74.8%, respectivamente.

Los resultados mostraron que el uso de FRS 3,4 mM en la formulación de biotinta GelMA evitó la formación de especies reactivas de oxígeno (ROS) en exceso dentro de las células. Además, después de 7 días en cultivo, la formulación de gelMA mejoró, incluida la retención de FRS y el aumento de la albúmina, la actividad celular y la síntesis de urea en la construcción 3D.

Conclusiones

En conclusión, este estudio demostró la utilidad de un bioenlazador fotoprotector basado en GelMA para la bioimpresión 3D de construcciones de hígado. Los resultados mostraron que el escaneo de raíces durante el entrelazado de imágenes aumentó la viabilidad y funcionalidad de las estructuras bioimpresas.

La formación de hígado basada en la biogenética fotoprotectora GelMA-FRS (3.4) podría ser un método directo y eficaz para mejorar las funciones específicas del hígado en tejidos hepáticos creados mediante bioingeniería. Los hepatocitos irradiados con UV encapsulados en la nueva formulación de bioink revelaron una inactivación intracelular eficiente de ROS mientras se mantenían las actividades específicas del hígado.

En comparación con GelMA estándar, las células en la estructura 3D bioimpresa tenían una actividad 150 veces mayor, así como mejores funciones celulares. Los autores informan que se espera que la organización estructural y las capacidades fisiológicas de los tejidos hepáticos bioimpresos en 3D con células primarias heterogéneas sean el foco de futuras investigaciones. Creen que después de más pruebas basadas en criterios regulatorios, esta formulación de bioenlazador será una opción viable para desarrollar formulaciones trasplantables de hígado para abordar problemas de deficiencia de órganos en el futuro. También informaron que esta técnica podría usarse para la biofabricación de estructuras hepáticas grandes que requieren sesiones de irradiación UV múltiples o más largas en el futuro.

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fuente

Bay, R., Ajit, S., Sekar J, A, et al. Gelatina gelatinosa captadora de radicales para una formulación de Bioink a base de metacrilamida para la bioimpresión 3D de la construcción del parénquima hepático. Bioimpresión e00214 (2022). https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405886622000240

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