Los materiales de bioingeniería 4D se doblan, se curvan como telas naturales

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La ingeniería de tejidos ha dependido durante mucho tiempo de andamios geométricamente estáticos sembrados con células en el laboratorio para crear nuevos tejidos e incluso órganos. El material del andamio, generalmente una estructura de polímero biodegradable, se suministra con las células, y las células, cuando se les suministran los nutrientes adecuados, se convierten en tejido a medida que el andamio subyacente se biodegrada. Pero este modelo ignora los procesos morfológicos extraordinariamente dinámicos que subyacen al desarrollo natural de los tejidos.

Ahora, investigadores de la Universidad de Illinois en Chicago han desarrollado nuevos hidrogeles 4D (materiales 3D que tienen la capacidad de cambiar de forma con el tiempo en respuesta a estímulos) que pueden transformarse varias veces, ya sea preprogramados o bajo demanda en respuesta a señales.

En un nuevo Ciencia avanzada En este estudio, los investigadores de la UIC, dirigidos por Eben Alsberg, muestran que estos nuevos materiales se pueden utilizar para ayudar a desarrollar tejidos que se parezcan más a sus homólogos naturales, que están sujetos a fuerzas que impulsan el movimiento durante su formación.

«Los hidrogeles se pueden programar o inducir para que experimenten múltiples cambios de forma controlables a lo largo del tiempo. Esta estrategia crea condiciones experimentales para imitar o estimular parcialmente los diferentes cambios de forma continuos que experimentan los tejidos en desarrollo o curación, y puede permitirnos estudiar la morfogénesis y también ayudarnos a diseñar arquitecturas de tejidos que se asemejan más a los tejidos nativos ”, dijo Alsberg, profesor de ingeniería biomédica de Richard y Loan Hill y autor correspondiente del artículo.

El nuevo material consta de varios hidrogeles que se hinchan o encogen a diferentes velocidades y tamaños en respuesta a la concentración de agua o calcio. Al crear patrones de capas complejos, los investigadores pueden guiar el material del conglomerado para que se doble de una forma u otra a medida que las capas se hinchan y / o encogen.

«Podemos cambiar la forma de estos materiales ajustando, por ejemplo, la cantidad de calcio presente», dijo Alsberg, quien también es profesor de ortopedia, farmacología e ingeniería mecánica e industrial en la UIC.

En sus experimentos, los investigadores pudieron formar el hidrogel en sacos similares a los alvéolos, las diminutas estructuras en forma de saco en el pulmón donde tiene lugar el intercambio de gases.

Los hidrogeles de Alsberg no solo son capaces de cambiar su arquitectura varias veces, también son altamente citocompatibles, lo que significa que pueden tener células incrustadas y las células permanecen vivas, lo que muchos materiales 4D existentes no pueden hacer.

«Esperamos empujar los límites de lo que nuestros sistemas de hidrogel únicos pueden hacer en términos de ingeniería de tejidos», dijo Aixiang Ding, investigador asociado postdoctoral en la UIC y coautor principal del artículo. Oju Jeon, profesor de investigación de la UIC, es también uno de los primeros autores.

Fuente de la historia:

Materiales proporcionados por Universidad de Illinois en Chicago. Original escrito por Sharon Parmet. Nota: El contenido se puede cambiar según el estilo y la longitud.

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