El Dr. Akhilesh K. Gaharwar, profesor asistente del Departamento de ingeniería biomédica, lidera un proyecto de investigación para desarrollar una plataforma de biotintas para secuestrar proteínas terapéuticas dentro de una estructura impresa en 3D para controlar y dirigir las funciones celulares. Crédito: Texas A & M University Engineering
Impresión 3D de Proteínas
04 de junio de 2019 | Historia original de la Universidad de Texas A&M
Un equipo de investigadores de la Universidad de Texas A&M ha desarrollado una innovadora forma de imprimir proteínas en 3D para la medicina regenerativa.
La bioimpresión 3D está emergiendo como un método prometedor para la fabricación rápida de construcciones celulares para diseñar tejidos nuevos, sanos y funcionales. Sin embargo, uno de los principales desafíos en la bioimpresión 3D es la falta de control sobre las funciones celulares. Los factores de crecimiento, que son una clase especial de proteínas, pueden dirigir el destino y las funciones celulares. Sin embargo, estos factores de crecimiento no se pueden incorporar fácilmente dentro de una estructura impresa en 3D durante tiempos prolongados.
En un estudio reciente realizado en la Universidad de Texas A&M, los investigadores del laboratorio del Dr. Akhilesh K. Gaharwar del Departamento de Ingeniería Biomédica formularon una biotinta consistente en nanopartículas minerales 2D para secuestrar e imprimir en 3Dproteínas terapéuticas en ubicaciones precisas. Sus hallazgos fueron publicados enAdvanced Healthcare Materials.
El equipo ha diseñado una nueva clase de biotintas en hidrogeles -estructuras 3D que pueden absorber y retener cantidades considerables de agua-cargadas con proteínas terapéuticas. Esta biotinta está fabricada con un polímero inerte, el polietilenglicol (PEG), que es muy adecuado para la ingeniería de tejidos porque no provoca al sistema inmunológico. Sin embargo, debido a la baja viscosidad de la solución de PEG, es difícil imprimir en 3D este tipo de polímero. Para superar esta limitación, el equipo ha encontrado que la combinación de polímeros PEG con nanopartículas, conduce la generación de una clase interesante de hidrogeles de biotinta que pueden apoyar el crecimiento celular y mejorarla capacidad de impresión en comparación con los hidrogeles de polímero por sí mismos.
Esta nueva tecnología, basada en una plataforma de nanoarcilla desarrollada por Gaharwar, se puede utilizar para depositar precisamente de proteínas terapéuticas. Esta formulación de biotintas tiene propiedades de adelgazamiento únicas, que permiten que el material a inyectar fluya rápidamente y para luego sercuradosy mantenerse en su sitio, lo cual es altamente deseable para aplicaciones de bioimpresiones 3D.
“Esta formulación que utiliza nanoarcillas que secuestran las substancias terapéuticas de interés, permiten incrementar la actividad y la proliferación celular”, dijo el Dr. Charles W. Peak, autor senior del estudio. “Además, la entrega sostenida de las sustancias terapéuticas bioactivas podría mejorar la migración celular dentro de andamios impresos en 3D y podría ayudar en la rápida vascularización de andamios.”
Gaharwar dijo que la entrega prolongada de lassubstancias terapéuticas también podría reducir los costos generales al disminuir su concentración, así como minimizar los efectos secundarios negativos asociados con dosis supra fisiológicas.
“En general, este estudio proporciona una prueba de principio para imprimir proteínas terapéuticas en 3D que se pueden utilizar para controlar y dirigir las funciones celulares”, dijo.
Este artículo ha sido reeditado a partir de los materiales de Universidad de Texas A & M.
Nota: el material puede haber sido editado por su longitud y contenido. Para más información, ver la fuente citada.
Referencia:
Charles W. Peak, et al. Printing Therapeutic Proteins in 3D using Nanoengineered Bioink to Control and Direct CellMigration. Advanced Healthcare Materials (2019)
DOI: https://doi.org/10.1002/adhm.201801553
