Os pesquisadores da Universidade de Stanford criaram uma plataforma computacional que projeta e impressão 3D redes vasculares complexas necessárias para os órgãos bioprintados. O sistema, publicado em Science em 12 de junho, gera projetos semelhantes a estruturas vasculares humanas 200 vezes mais rápido que os métodos anteriores. Esse avanço aborda um desafio importante na engenharia de tecidos: garantir que oxigênio e nutrientes possam alcançar todas as células em órgãos cultivados artificialmente.
O algoritmo cria árvores vasculares que imitam arquiteturas de vasos sanguíneos de órgãos nativos, incorporando simulações de dinâmica de fluidos. “A capacidade de ampliar os tecidos bioprinhores é atualmente limitada pela capacidade de gerar vasculatura para eles-você não pode ampliar esses tecidos sem fornecer um suprimento de sangue”, disse Alison Marsden, professora das Escolas de Engenharia e Medicina de Stanford e co-senior, autor do The the estudar. O design para um sistema vascular do coração humano com um milhão de embarcações levou aproximadamente cinco horas para gerar.
Usando um bioprinter 3D, a equipe imprimiu com sucesso uma rede com 500 filiais e testou uma versão mais simples com células renais embrionárias humanas. Os pesquisadores criaram um anel grosso carregado com células e construíram uma rede de 25 navios que passam por ele, demonstrando que os canais impressos poderiam manter as células vivas quando os nutrientes e o oxigênio foram bombeados.
As estruturas impressas atuais são canais em vez de vasos sanguíneos completos com células musculares e endoteliais. “Este é o primeiro passo para gerar redes vasculares realmente complexas”, disse Dominic Rütsche, um estudioso de pós-doutorado e co-primeiro autor. “Podemos imprimi-los em complexidades nunca vistos, mas ainda não são vasos totalmente fisiológicos”.
A equipe de Stanford disponibilizou seu software program no projeto de código aberto Simvascular. Os pesquisadores agora estão trabalhando para combinar essa capacidade de impressão vascular com seu progresso no cultivo de células cardíacas a partir de células -tronco humanas. “Geramos com sucesso células cardíacas suficientes a partir de células-tronco humanas para imprimir todo o coração humano, e agora podemos projetar uma boa e complexa árvore vascular para mantê-las alimentadas e viver”, disse Mark Skylar-Scott, professor assistente de bioengenharia e co-senior.
O trabalho representa o progresso no sentido de atender às necessidades de mais de 100.000 pessoas em listas de espera de transplante de órgãos nos órgãos personalizados dos EUA criados usando as próprias células de um paciente podem reduzir os tempos de espera e os riscos de rejeição, embora desafios significativos permaneçam antes que os órgãos totalmente funcionais possam ser produzidos.
Fonte: information.stanford.edu