La création éventuelle de pièces biologiques de remplacement nécessite des capacités entièrement tridimensionnelles que la bio-impression à couche mince bidimensionnelle et tridimensionnelle ne peut pas fournir. Maintenant, à l'aide d'un gel limiteur d'élasticité, Les ingénieurs de Penn State peuvent placer de minuscules agrégats de cellules exactement là où ils veulent construire les formes complexes qui seront nécessaires pour remplacer l'os, cartilage et autres tissus.

« La raison pour laquelle cela est important est que les techniques actuelles de bio-impression d'agrégats cellulaires ne peuvent pas faire de configurations compliquées et sont principalement dans des films minces 2D et 3D ou des configurations simples, " a déclaré Ibrahim T. Ozbolat, Hartz Family Career Development Professeur agrégé de sciences de l'ingénieur et de mécanique. "Si nous voulons une 3-D compliquée, nous avons besoin d'un terrain favorable."

Ce champ de soutien, les chercheurs rapportent aujourd'hui (16 octobre) dans Physique des communications est un gel de limite d'élasticité. Les gels de contrainte de rendement sont inhabituels dans la mesure où, sans contrainte, ce sont des gels solides, mais sous stress, ils deviennent liquides.

Les chercheurs utilisent un système de bio-impression assistée par aspiration dont ils ont fait la démonstration plus tôt cette année pour prélever des agrégats de cellules et les placer précisément à l'intérieur du gel. La contrainte de la buse d'aspiration contre le gel le liquéfie, mais une fois que la buse d'aspiration libère les agrégats cellulaires et se retire, le gel redevient solide, auto-guérison. Les minuscules boules de cellules reposent les unes sur les autres et s'auto-assemblent, créer un échantillon de tissu solide dans le gel.

Les chercheurs peuvent placer différents types de cellules, en petits agrégats, ensemble pour former la forme requise avec la fonction requise. Des formes géométriques comme les anneaux cartilagineux qui soutiennent la trachée, pourrait être en suspension dans le gel.

"Nous avons essayé deux types de gels différents, mais le premier était un peu délicat à enlever, " a déclaré Ozbolat. "Nous avons dû le faire par le lavage. Pour le deuxième gel, nous avons utilisé une enzyme qui liquéfiait le gel et l'éliminait facilement."

"Ce que nous faisons est très important parce que nous essayons de recréer la nature, " a déclaré Dishary Banerjee, chercheur postdoctoral en sciences de l'ingénieur et mécanique. "Dans cette technologie, il est très important de pouvoir créer des formes libres, formes complexes à partir de sphéroïdes."

Les chercheurs ont utilisé diverses approches, créer des modèles théoriques pour avoir une compréhension physique de ce qui se passait. Ils ont ensuite utilisé des expériences pour tester si cette méthode pouvait produire des formes complexes.