Sistema de semeadura de células rotativas esféricas para produção de pequenos

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 3001 (2023) Cite este artigo

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Vasos sanguíneos inteiramente biológicos de tecidos humanos (TEBV) foram previamente desenvolvidos para uso clínico. Os modelos de engenharia de tecidos também provaram ser ferramentas valiosas na modelagem de doenças. Além disso, existe a 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 a semeadura de células dinâmicas uniforme e eficaz 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 feitas sob medida são colocadas dentro do sistema e seguram andaimes de polietileno tereftalato glicol (PETG) em forma de Y. As condições de semeadura, como concentração de células, velocidade de semeadura e tempo de incubação, foram otimizadas por meio da contagem de células aderidas nos scaffolds 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 andaimes PETG. Com este sistema esférico simples de usar, também foram produzidos construtos de TEBV ramificados totalmente biológicos por meio da semeadura de fibroblastos humanos diretamente em mandris de 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 da 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. Por meio do refinamento do modelo, agora é possível produzir vasos sanguíneos de tecidos derivados de pacientes (TEBV) com antecedentes genéticos definidos para entender melhor 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 scaffolds manufaturados, (2) condutos vasculares feitos de folhas de células 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 células de forma homogênea em uma estrutura tubular. Consequentemente, técnicas de semeadura de células dinâmicas se estabeleceram sobre abordagens estáticas mais simples7,8,9. Além disso, em um ambiente tridimensional (3D), uma distribuição celular uniformemente monitorada é necessária para promover a remodelação tecidual homogênea e evitar a competição por nutrientes em áreas com maior densidade celular10,11,12,13. O estado atual de semeadura celular dinâmica permite uma produção fácil 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 túnica adventícia, média e íntima4,14,15,16.

Anteriormente, a produção de vasos sanguíneos lineares de pequeno calibre automontados semeados em polietileno tereftalato glicol (PETG) pré-tratado com raios ultravioleta-C (UV-C) demonstrou garantir a adesão celular adequada e a secreção otimizada da matriz extracelular (ECM)/ montagem14. Para produzir TEBVs com geometria complexa e melhorar a semeadura de células ao longo dos scaffolds, desenvolvemos um sistema rotativo com movimento de rotação aleatório que permite uma distribuição celular eficaz e uniforme. Descrevemos aqui o projeto e a fabricação de um inovador sistema de semeadura rotativa capaz de realizar uma rotação completa de 360° e produzir adventícia de vaso de engenharia de tecido ramificado completamente biológico (TEBV-A).