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24 septiembre, 2015

Láseres ultrarrápidos ofrecen micropatterning 3-D de hidrogeles biocompatibles

Ilustración de micropatterning basado en láser de hidrogeles de seda. Los geles transparentes permiten a los fotones del láser ppoder ser absorbidos 10 veces más profundo que con otros materiales, sin dañar las células circundantes el patrón "Tufts

La técnica ofrece alta resolución, escalabilidad para los andamios de tejidos e implantes

Ingenieros biomédicos de la Universidad de Tufts están utilizando poca energía, la tecnología láser ultrarrápido para hacer de alta resolución, estructuras 3-D en hidrogeles de proteínas de seda. El micropatterning basado en láser representa un nuevo enfoque a la ingeniería personalizada y de implantes biomédicos tejido.

El trabajo se informó en un artículo en PNAS Early Edition publicado el 15 de septiembre online antes de ser imprimido: "tridimensional micropatterning multiescala basada en láser de hidrogeles biocompatibles para los andamios de ingeniería de tejidos personalizados."

El crecimiento del tejido artificial requiere poros, o huecos, para llevar oxígeno y nutrientes a las células que proliferan rápidamente en el andamio de tejido. Técnicas de modelado actuales permiten la producción de poros, a escala micrométrica azar y la creación de canales que son cientos de micras de diámetro, pero hay pocas en el medio.

Los investigadores de Tufts utilizaron un laser ultrarrápida, de femtosegundo para generar, en alta resolución los huecos escalables en 3-D dentro de hidrogel de proteína de seda, un biomaterial suave y transparente que apoya el crecimiento celular y permite que las células penetran profundamente dentro de ella. Los investigadores fueron capaces de crear huecos en múltiples escalas tan pequeñas como 10 micras y tan grandes a 400 micras sobre un gran volumen.

Además, la excepcional claridad de los geles de seda transparentes activan los fotones del láser para ser absorbido casi 1 cm por debajo de la superficie del gel, más de 10 veces más profundo que con otras materias, sin material adyacente perjudicial.

El tratamiento con láser se puede hacer mientras se mantiene el cultivo de las células selladas y estériles. A diferencia de la mayor parte de impresión 3-D, esta técnica no requiere fotoiniciadores, compuestos que promueven la fotorreactividad pero son típicamente bio-incompatible.

"Debido a que los pulsos láser de femtosegundos nos permiten dirigimos a regiones específicas sin dañar el entorno inmediato, podemos imaginar el uso de tales micropatterning para diseñar de forma controlada alrededor de las células vivas, guiar el crecimiento celular y crear un sistema vascular artificial dentro de un hidrogel de seda ya densamente sembrado" dijo el autor principal Fiorenzo G. Omenetto, Ph.D. Omenetto es decano asociado de investigación, profesor de ingeniería biomédica y profesor Frank C. Doble en la Escuela de Ingeniería de Tufts y también lleva a cabo una designación en la física en la Escuela de Artes y Ciencias.

El equipo de investigación informó unos resultados similares in vitro y en un estudio preliminar en vivo en ratones.

Otros autores en el documento eran Matthew B. Applegate, quien dirigió el esfuerzo experimental; Jeannine Coburn; Benjamin P. Partlow; Jodie E. Moreau; Jessica P. Mondia; Benedetto Marelli, y David L. Kaplan, todos del Departamento de Ingeniería Biomédica de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Tufts.

El estudio recibió fondos de la Oficina de Investigación Naval. Por: Science News

Este artículo se reproduce a partir de materiales proporcionados por la Universidad de Tufts.


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