As células em crescimento em laboratório são uma arte que os humanos dominam há décadas. A criação de todo o tecido 3D é mais desafiador. Os pesquisadores da EMPA desenvolvem um novo material de hidrogênio que possibilita projetar o tecido da pele artificial, que pode servir como modelos 3D da pele humana, a fim de entender melhor e tratar doenças da pele.
A pele é o maior órgão do corpo humano. Constitui cerca de 15 % do peso corporal e nos protege de patógenos, desidratação e temperatura extremista. Assim, as doenças da pele são mais do que desagradáveis - pode se tornar rápido para pacientes infectados. Embora casos como câncer de pele, feridas crônicas e doenças de pele autoimunes sejam amplamente, ainda não entendemos completamente o motivo de seu desenvolvimento e como podemos tratá -lo de maneira eficaz.
Para encontrar respostas para essas perguntas, os pesquisadores da EMPA trabalham com parceiros clínicos em um modelo de pele humana. O modelo permitirá aos cientistas simular doenças da pele e, assim, entendê -las melhor. Este não é um modelo de computador ou plástico. Em vez disso, pesquisadores do laboratório EMPA para membranas e simulações vitais e seus espaços vitais visam produzir um “couro artificial” vivo que contém células e imita a estrutura da pele humana e as camadas de camadas. O projeto faz parte do Swiss Research Skintegrity.ch.ch.
Para recriar algo complexo como a pele, são necessários materiais de construção adequados. Este é o local em que os pesquisadores da EMPA fizeram o progresso recentemente: eles desenvolveram hidrogênio que atende aos requisitos complexos enquanto é fácil de fabricar. A fundação: gelatina do peixe de água fria.
Mais do que apenas células
Como a maioria dos tecidos, a pele consiste em células garantidas na refatida de maneira assim -fora da célula: uma rede de proteínas e outras moléculas vitais que fornecem tecidos com forma e estrutura e mantêm células. A matriz fora da célula difere dos tecidos para os tecidos – no caso da pele, mesmo da camada para a camada. É importante usar uma alternativa adequada a esta matriz para projetar um modelo representativo da pele.
Uma maneira de simular a matriz fora da célula é o uso de hidrogéis: polímeros especiais cujas cadeias estão associadas de uma maneira que lhes permita absorver grandes quantidades de água e outros fluidos. É especialmente adequado para simular a matriz fora das células da pele que contêm uma grande quantidade de água e outros fluidos. Outra vantagem: muitos géis podem ser processados usando uma impressora 3D.
A impressão 3D é forte para desenvolver um modelo de pele. As células da pele podem ser incluídas em uma matriz de hidrogênio em padrões específicos, não aleatórios. A impressão 3D nos permite combinar vários materiais e tipos de células em uma estrutura – assim como a pele real. “
Kongchang Wei, comandante do grupo de tecidos moles na coleção de tecidos conjuntos
No entanto, devido à sua capacidade de absorver a água, a maioria dos géis de água é bastante aumentada quando entram em contato com o líquido pela primeira vez após a impressão 3D. O inchaço muda sua forma e o torna diferente do modelo de pele projetado. Embora hidrogéis sem precedentes, eles geralmente são muito difíceis de produzir, ou impressão tridimensional. “Descobrimos que a natureza já tem uma solução mais simples e elegante”, diz Way. A gelatina de peixes de água fria, como bacalhau, polock e arinca, pode ser conectada em apenas algumas etapas para convertê -los em hidrogênio sem precedentes, que pode ser impresso com células da pele.
“Para o nosso modelo de pele, o objetivo é incluir não apenas a derme e a camada da pele, mas também a interseção da pele de gelo (também conhecida como membrana primária) entre essas duas camadas de pele”. Wei diz. “Com a presença de hidrogéis de gelatina em peixes de água fria, outro estilo de processamento de polímeros e eletricidade, abordamos esse objetivo”.
Da pesquisa de pele à cicatrização de feridas
Além disso: sem adicionar células vivas, o hidrogênio também pode ser usado como materiais de roupas. É muito semelhante aos hidrogéis feitos de gelatina animal, o material resultante é compatível biológico com células da pele humana e pode ser impresso com um 3D. No entanto, contém uma característica distinta e decisiva: como os peixes estão mais evoluindo mais do que os humanos, a gelatina de peixes causa as menos reações imunológicas e traz menos riscos do que a transmissão da doença de substâncias semelhantes baseadas em gelatina mamária. “A pele do peixe está atualmente sendo pesquisada como uma ferramenta promissora para curar as feridas”, diz Way. O pesquisador explica: “Nosso hidrogel é mais homogêneo e seguro e pode ser determinado especificamente para as necessidades do paciente, por exemplo, de diferentes formas, espessura e pacotes. Até a combinação do medicamento pode ser percebida”.
Por esses motivos, os pesquisadores solicitaram uma patente de hidrogênio baseada em gelatina. Na próxima etapa, eles planejam encerrar o desenvolvimento do modelo de pele viva e disponibilizá -lo para outros cientistas. “Esperamos que isso melhore uma melhor compreensão do desenvolvimento e tratamento de doenças de pele”, diz Way. Os pesquisadores da EMPA também pretendem examinar mais de perto as propriedades incomuns de inchaço do hidrogênio.
