Las enfermedades pulmonares matan a millones de personas en todo el mundo cada año. Las opciones de tratamiento son limitadas y los modelos animales y los fármacos experimentales son insuficientes para estudiar estas enfermedades. Ahora, los investigadores describen Biomateriales aplicados ACS Su éxito en el desarrollo de biotinta a base de moco para la impresión 3D de tejido pulmonar. Esto podría algún día hacer avanzar el estudio y ayudar a tratar enfermedades pulmonares crónicas.
Algunas personas con enfermedades pulmonares aceptan trasplantes, pero la oferta de órganos de donantes es escasa. Alternativamente, se pueden usar medicamentos y otros tratamientos para controlar los síntomas, pero no existe cura para trastornos como la enfermedad pulmonar obstructiva crónica y la fibrosis quística. Los investigadores continúan buscando mejores medicamentos, a menudo basándose en pruebas en ratones. Pero es posible que estos modelos animales solo capturen parcialmente las complicaciones de la enfermedad pulmonar en humanos y es posible que no predigan con precisión la seguridad y eficacia de los nuevos medicamentos. Mientras tanto, los bioingenieros están explorando la producción de tejido pulmonar en el laboratorio, ya sea como un modelo más preciso para estudiar el pulmón humano o como material potencial para su uso en implantes. Una técnica implica imprimir estructuras en 3D que imitan el tejido humano, pero diseñar una biotinta adecuada para favorecer el crecimiento celular sigue siendo un desafío. Entonces, Ashok Raichur y sus colegas se propusieron superar este obstáculo.
El equipo comenzó con mucina, un material mucoso que no se ha explorado ampliamente para la bioimpresión. Partes de la estructura molecular de este polímero antibacteriano son similares al factor de crecimiento epidérmico, una proteína que promueve la unión y el crecimiento celular. Raichur y sus colegas hicieron reaccionar mucina con anhídrido metacrílico para formar mucina metacrilatada (MuMA), que mezclaron con células pulmonares. Se añadió ácido hialurónico, un polímero natural que se encuentra en los tejidos conectivos y otros tejidos, para aumentar la viscosidad de la biotinta y mejorar el crecimiento celular y la adhesión a MuMA. Después de imprimir la tinta en el patrón de prueba con rejillas circulares y cuadradas, se expuso a luz azul para reticular las moléculas de MuMA. Los enlaces cruzados estabilizan la estructura impresa en forma de un gel poroso que absorbe fácilmente agua para la supervivencia celular.
Los investigadores descubrieron que los poros interconectados del gel facilitan la difusión de nutrientes y oxígeno, fomentando el crecimiento celular y la formación de tejido pulmonar. Las estructuras impresas no eran tóxicas y se biodegradaban lentamente en condiciones fisiológicas, lo que las hacía potencialmente adecuadas como implantes donde el andamio impreso sería reemplazado gradualmente por tejido pulmonar recién crecido. La biotinta también se puede utilizar para crear modelos 3D del pulmón para estudiar procesos de enfermedades pulmonares y evaluar posibles tratamientos.
Los autores agradecen la financiación del Departamento de Ciencia y Tecnología del Gobierno de la India.