A ciência poderá um dia oferecer formas de substituir partes danificadas e doentes do nosso corpo por implantes artificiais – mas regenerar órgãos e tecidos em laboratório não é fácil.
Isto é especialmente verdadeiro para redes de vasos sanguíneos, que são capilares microscópicos, semelhantes a fios – esses capilares podem ser tão pequenos quanto 0,005 milímetros (34 vezes mais finos que um fio de cabelo humano) e permitem apenas a entrada de células sanguíneas. em um único arquivo.
Pesquisadores liderados por uma equipe do MIT publicaram agora um estudo PNAS que descreve uma maneira de projetar vasos sanguíneos em laboratório com precisão significativamente maior do que antes.
Acertar os vasos sanguíneos (e, portanto, o fluxo sanguíneo) é fundamental para o sucesso de qualquer órgão ou tecido cultivado em laboratório, pois finos capilares perfundem o tecido, fornecendo oxigênio e nutrientes.
O novo método baseia-se no uso de energia magnética que lentamente expande e puxa as células dos vasos sanguíneos.
“Tecidos saudáveis dependem de redes de vasos sanguíneos organizados, mas os protocolos de última geração não permitem a criação de tais redes em tecidos modificados”, disse Engenheiro Mecânico Ritu Raman, do MIT.
“A capacidade de programar o crescimento dos vasos sanguíneos com sinais fisiológicos pode permitir a fabricação reproduzível e escalonável de tecidos projetados que podem ser implantados no corpo para restaurar a função após doenças ou lesões debilitantes”.
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O sistema é baseado em um pequeno chip contendo células endoteliais (as células que revestem os vasos sanguíneos), que são cultivadas em laboratório e suspensas em um gel de colágeno – uma proteína que é um dos blocos de construção mais importantes do corpo.
Um pequeno ímã também foi colocado dentro do chip, que foi então controlado por vários ímãs externos em três dimensões. Ajustando a força nos ímãs do chip, os pesquisadores puderam determinar como os novos vasos sanguíneos cresceram.
Esta é uma forma adaptada do mesmo método que os pesquisadores usaram para criar o anterior Músculo artificial E nervosismo.
Ao variar a força da atração magnética externa, os pesquisadores conseguiram controlar o comprimento e o número de novos vasos que apareceram. Ainda estamos nos estágios iniciais do protótipo, mas os primeiros resultados são promissores.
“A principal forma é esta: esticar os vasos sanguíneos para frente e para trás parece aumentar o número de novos capilares”, disse Raman.
“As forças mecânicas desempenham um papel importante em nossos corpos. Isso significa que se você quiser mais ou menos vasos, ou vasos mais curtos ou mais longos, ou desenvolver vasos em certas direções, agora sabemos como fazer isso.”
Tecnicamente, a formação de novos vasos sanguíneos é chamada de angiogênese, mas os métodos anteriores de recriá-la artificialmente não forneceram controle adequado.
Atualmente, os vasos sanguíneos podem ser impressos em 3D ou cultivados a partir de células individuais em placas de Petri cheias de nutrientes e outros produtos químicos, mas os cientistas estão à procura de algo que funcione com maior precisão.
“Você pode tentar padronizar sinais químicos, como fatores de crescimento, para indicar onde os vasos crescem, mas não pode fazer isso com muita precisão”, disse Raman.
“Precisamos, portanto, de outros tipos de sinais padronizados que possam nos ajudar a criar tecidos com vasos organizados”.
A equipe de pesquisa também investigou os mecanismos subjacentes em ação aqui. Eles repetiram seus experimentos usando células geneticamente modificadas PIEZO1 Gene
Este gene controla os “guardiões das células” – canais iônicos responsáveis pelo que entra e sai da célula, neste caso, um tipo específico que responde ao estresse mecânico. Com menos vasos sanguíneos formados PIEZO1 desligue, mostrando que a ativação do canal iônico é crucial.
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Os próximos passos são quão bem o sangue realmente flui através das artérias, veias e capilares construídos no chip, e em torno da estrutura das células sanguíneas em órgãos e tecidos reais cultivados em laboratório – começando pelos músculos.
“Agora estamos investigando como a padronização precisa do crescimento dos vasos sanguíneos pode ajudar a melhorar a função muscular”, disse ele. disse A engenheira biomédica Jessica Shah, do MIT.
O estudo foi publicado PNAS.
Este artigo foi verificado por Claire Watson e editado por Rebecca Dyer. Embora nos orgulhemos de nosso processo, somos apenas humanos. Se você encontrar um erro, avise-nos.
