L'eventuale creazione di parti biologiche sostitutive richiede capacità completamente tridimensionali che la biostampa a film sottile bidimensionale e tridimensionale non può fornire. Ora, utilizzando un gel di stress da snervamento, Gli ingegneri della Penn State possono posizionare piccoli aggregati di cellule esattamente dove vogliono costruire le forme complesse che saranno necessarie per sostituire l'osso, cartilagine e altri tessuti.

"Il motivo per cui questo è importante è che le attuali tecniche di bioprinting degli aggregati cellulari non possono creare configurazioni complicate e sono principalmente in film sottili 2-D e 3-D o configurazioni semplici, " ha detto Ibrahim T. Ozbolat, Hartz Family Career Development Professore associato di Ingegneria e meccanica. "Se vogliamo un 3-D complicato, abbiamo bisogno di un campo di supporto".

Quel campo di supporto, i ricercatori riferiscono oggi (16 ottobre) in Fisica della comunicazione è un gel di stress di snervamento. I gel per lo stress della resa sono insoliti in quanto senza stress sono gel solidi, ma sotto stress, diventano liquidi.

I ricercatori stanno utilizzando un sistema di bioprinting assistito dall'aspirazione che hanno dimostrato all'inizio di quest'anno per raccogliere aggregati di cellule e posizionarli con precisione all'interno del gel. Lo stress dell'ugello di aspirazione contro il gel lo liquefa, ma una volta che l'ugello di aspirazione rilascia gli aggregati cellulari e si ritira, il gel ritorna solido di nuovo, autoguarigione. Le minuscole sfere di cellule si appoggiano l'una sull'altra e si autoassemblano, creando un campione di tessuto solido all'interno del gel.

I ricercatori possono posizionare diversi tipi di cellule, in piccoli aggregati, insieme per formare la forma richiesta con la funzione richiesta. Forme geometriche come gli anelli di cartilagine che sostengono la trachea, potrebbe essere sospeso all'interno del gel.

"Abbiamo provato due diversi tipi di gel, ma il primo è stato un po' difficile da rimuovere, " ha detto Ozbolat. "Abbiamo dovuto farlo attraverso il lavaggio. Per il secondo gel abbiamo usato un enzima che ha liquefatto il gel e lo ha rimosso facilmente."

"Quello che stiamo facendo è molto importante perché stiamo cercando di ricreare la natura, " disse Dishary Banerjee, ricercatore post-dottorato in scienze ingegneristiche e meccaniche. "In questa tecnologia è molto importante essere in grado di creare forme libere, forme complesse da sferoidi."

I ricercatori hanno utilizzato una varietà di approcci, creando modelli teorici per avere una comprensione fisica di ciò che stava accadendo. Hanno quindi utilizzato esperimenti per verificare se questo metodo potesse produrre forme complesse.