Bioimpresión 3D de hidrogeles fotoajustables para estudiar la activación de fibroblastos

Alicia E. Tanneberger; Layla Blair; Duncan Davis-Hall; Chelsea M. Magin

doi:10.3791/65639

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Artículo de método

Bioimpresión 3D de hidrogeles fotoajustables para estudiar la activación de fibroblastos

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DOI:

10.3791/65639

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30 de junio de 2023

Alicia E. Tanneberger¹ , Layla Blair¹ , Duncan Davis-Hall¹ , Chelsea M. Magin¹^,²^,³

¹Department of Bioengineering, University of Colorado Denver | Anschutz Medical Campus, ²Department of Pediatrics, University of Colorado Anschutz Medical Campus, ³Division of Pulmonary Sciences and Critical Care Medicine, Department of Medicine, University of Colorado Anschutz Medical Campus

En este artículo

Resumen

Este artículo describe cómo bioimprimir hidrogeles fotoajustables en 3D para estudiar el endurecimiento de la matriz extracelular y la activación de fibroblastos.

Resumen

Los hidrogeles fotosintonizables pueden transformarse espacial y temporalmente en respuesta a la exposición a la luz. La incorporación de este tipo de biomateriales en plataformas de cultivo celular y el desencadenamiento dinámico de cambios, como el aumento de la rigidez microambiental, permite a los investigadores modelar los cambios en la matriz extracelular (MEC) que se producen durante la progresión de la enfermedad fibrótica. En este trabajo se presenta un método para la bioimpresión 3D de un biomaterial de hidrogel fotosintonizable capaz de dos reacciones secuenciales de polimerización dentro de un baño de soporte de gelatina. La técnica de bioimpresión de Incrustación Reversible de Hidrogeles Suspendidos (FRESH) de forma libre se adaptó ajustando el pH del baño de soporte para facilitar una reacción de adición de Michael. En primer lugar, la biotinta que contenía poli(etilenglicol)-alfa metacrilato (PEGαMA) se hizo reaccionar fuera de la estequiometría con un reticulante degradable por células para formar hidrogeles blandos. Estos hidrogeles blandos se expusieron posteriormente al fotoinitador y a la luz para inducir la homopolimerización de los grupos no reaccionados y endurecer el hidrogel. Este protocolo cubre la síntesis de hidrogeles, la bioimpresión 3D, el fotoendurecimiento y las caracterizaciones de puntos finales para evaluar la activación de fibroblastos dentro de estructuras 3D. El método presentado aquí permite a los investigadores bioimprimir en 3D una variedad de materiales que se someten a reacciones de polimerización catalizadas por pH y podrían implementarse para diseñar varios modelos de homeostasis, enfermedad y reparación de tejidos.

Introducción

La bioimpresión 3D es una tecnología transformadora que permite a los investigadores depositar con precisión células y biomateriales dentro de volúmenes 3D y recrear la compleja estructura jerárquica de los tejidos biológicos. Durante la última década, los avances en la bioimpresión 3D han creado tejidos cardíacos humanos¹, modelos funcionales de tejidos renales², modelos de intercambio de gases dentro del pulmón³ y modelos tumorales para la investigación del cáncer⁴. La invención de las técnicas de bioimpresión 3D integradas, como la bioimpresión de forma libre y reversibl....