Sistema de semeadura de células rotativas esféricas para produção de pequenos

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 3001 (2023) Citar este artigo

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Vasos sanguíneos de engenharia de tecidos humanos totalmente biológicos (TEBV) foram previamente desenvolvidos para uso clínico. Os modelos de engenharia de tecidos também provaram ser ferramentas valiosas na modelagem de doenças. Além disso, há necessidade de TEBV de geometria complexa para estudo de patologias vasculares multifatoriais, como aneurismas intracranianos. O principal objetivo do trabalho relatado neste artigo foi produzir um TEBV ramificado de pequeno calibre inteiramente humano. O uso de um novo sistema de semeadura de células rotativas esféricas permite uma semeadura de células dinâmicas eficaz e uniforme para um modelo viável de engenharia de tecidos in vitro. Neste relatório, é descrito o projeto e a fabricação de um sistema de semeadura inovador com rotação esférica aleatória de 360°. Câmaras de semeadura personalizadas são colocadas dentro do sistema e sustentam andaimes de polietileno tereftalato glicol (PETG). As condições de semeadura, como concentração celular, velocidade de semeadura e tempo de incubação, foram otimizadas através da contagem de células aderidas nas estruturas de PETG. Este método de semeadura esférica foi comparado a outras abordagens, como semeadura dinâmica e estática, e mostra claramente a distribuição uniforme de células em estruturas de PETG. Com este sistema esférico simples de usar, construções de TEBV ramificadas totalmente biológicas também foram produzidas através da semeadura de fibroblastos humanos diretamente em mandris PETG de geometria complexa feitos sob medida. A produção de TEBVs de pequeno calibre derivados de pacientes com geometria complexa e distribuição celular otimizada ao longo de toda a reconstrução vascular pode ser uma forma inovadora de modelar várias doenças vasculares, como aneurismas intracranianos.

O avanço dos enxertos vasculares de engenharia de tecidos nos últimos anos apresenta uma opção clínica promissora para o tratamento de doenças vasculares ou para fornecer modelos alternativos in vitro para estudar esses distúrbios complexos1,2. Através do refinamento do modelo, agora é possível produzir vasos sanguíneos de engenharia de tecidos derivados de pacientes (TEBV) com antecedentes genéticos definidos para melhor compreender a patobiologia por trás das doenças vasculares3,4. Diferentes técnicas para gerar TEBVs foram desenvolvidas ao longo dos anos, cada uma apresentando prós e contras, e podem ser classificadas em três categorias principais: (1) condutos vasculares feitos de células semeadas em andaimes fabricados, (2) condutos vasculares feitos por células-folha engenharia e (3) bioimpressão5,6. Um dos desafios na engenharia de tecidos vasculares ainda é, no entanto, melhorar a semeadura, distribuição e organização celular para incorporar homogeneamente as células em uma estrutura tubular. Consequentemente, as técnicas de semeadura celular dinâmica estabeleceram-se em abordagens estáticas mais simples . Além disso, em um ambiente tridimensional (3D), é necessária uma distribuição celular monitorada uniformemente para promover a remodelação tecidual homogênea e evitar a competição por nutrientes em áreas com densidades celulares mais altas10,11,12,13. O estado atual de semeadura celular dinâmica permite uma fácil produção de TEBV linear com o uso de frascos de rolo e a semeadura perfundida de células endoteliais em uma construção tubular. No entanto, estes não são ideais para a produção de TEBV de geometria mais complexa com três camadas compostas por uma adventícia, uma média e uma túnica íntima4,14,15,16.

Anteriormente, foi demonstrado que a produção de vasos sanguíneos lineares de pequeno calibre auto-montados, semeados em polietileno tereftalatoglicol (PETG) pré-tratado com raios ultravioleta-C (UV-C), garante a fixação celular adequada e a secreção otimizada da matriz extracelular (MEC). montagem14. Para produzir TEBVs com geometria complexa e melhorar a semeadura celular ao longo dos andaimes, desenvolvemos um sistema rotativo com movimento de rotação aleatório permitindo distribuição celular eficaz e uniforme. Descrevemos aqui o projeto e a fabricação de um sistema inovador de semeadura rotativa capaz de realizar rotação completa de 360° e produzir adventícia de vasos de engenharia de tecidos ramificados completamente biológicos (TEBV-A).