Una red de vasos sanguíneos diseñada por un modelo computacional
Andrew Brodhead
Un modelo computacional que podría diseñar rápidamente un sangre La red de embarcaciones para cualquier órgano impreso en 3D puede llevarnos un paso más cerca de trasplantar hígados artificiales, riñones o corazones sin la necesidad de un donante.
Las personas con insuficiencia orgánica a menudo requieren órgano trasplantespero Solo el 10 por ciento de la demanda global de trasplantes se está cumpliendo. Para satisfacer esta necesidad, los científicos están desarrollando formas de órganos de impresión en 3D en el laboratorio. Pero estos requieren redes de vasos sanguíneos para mantenerse con vida, y los métodos experimentales existentes para diseñar estos toman días o incluso semanas.
Para abordar esto, Alison Marsden en la Universidad de Stanford en California y sus colegas construyeron un modelo computacional que puede diseñar estas redes para cualquier órgano basado en una ley matemática que describe cómo los vasos sanguíneos se ramifican en los más pequeños del cuerpo.
Probaron su enfoque haciendo que el modelo diseñara una red de 25 buques para una estructura en forma de anillo de 1 centro de ancho que había sido impresa en 3D de células renales, lo que hizo en solo unos minutos.
Luego, el equipo imprimió la red de embarcaciones en el anillo usando partículas de gelatina fría, antes de calentarla a 37 ° C (98.6 ° F), lo que derritió la gelatina y dejó una red de canales huecos de 1 milimetre de ancho que imitaban los vasos sanguíneos. Luego, los investigadores bombearon continuamente un líquido que contenía oxígeno y nutrientes a través de los canales para simular el flujo sanguíneo normal.
Una semana después, había alrededor de 400 veces más células vivas en el anillo en comparación con un anillo idéntico de células renales sin los vasos, que el equipo también se había bañado en el líquido de sangre.
“Podríamos mantener vivas las células que estaban muy cerca de los vasos”, dice Marsden. Aquellos que estaban más lejos murieron porque aún no es posible imprimir los vasos más pequeños y altamente ramificados que se necesitan para suministrar nutrientes a esas regiones, dice ella. El equipo está explorando formas de abordar esto.
“Definitivamente están presionando el límite de lo que es posible”, dice Hugues talbot en la Universidad de París-Saclay en Francia. El enfoque podría algún día permitir a los científicos diseñar la red de embarcaciones para un órgano de tamaño completo en horas, en lugar de días o semanas, dice. “Buque [networks] Diseñado de esta manera podría usarse en el futuro para reemplazar, o al menos complementar, órganos que podrían cultivarse en el laboratorio “.
Primero, los investigadores deben desarrollar formas de imprimir estas redes de vasos sanguíneos en grandes órganos. Si todo va bien, Marsden dice que esperan probar órganos impresos en 3D en cerdos en unos cinco años.
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