Os andaimes de engenharia de tecidos, incluindo fibras eletrofiadas, esponjas porosas e hidrogéis poliméricos, desempenham um papel fundamental no reparo e reconstrução de tecidos e órgãos danificados, fornecendo uma estrutura estrutural que apoia o crescimento celular, a regeneração de tecidos e a restauração da função do órgão 1,2,3. No entanto, os andaimes tradicionais encontram desafios na replicação precisa das estruturas de tecidos nativos, levando a uma incompatibilidade entre os tecidos projetados e naturais. Essa limitação dificulta a cicatrização eficiente de tecidos defeituosos, enfatizando a necessidade urgente de avanços no design de andaimes para obter uma biomimética mais precisa. A bioimpressão tridimensional (3D) é uma técnica de fabricação inovadora que constrói com precisão estruturas complexas de tecidos biológicos camada por camada usando tintas e células de biomateriais4. Entre vários biomateriais, os hidrogéis poliméricos surgem como biotintas ideais com sua rede distinta que facilita o encapsulamento in situ das células e auxilia crucialmente seu crescimento 5,6. No entanto, muitos hidrogéis macios e altamente hidratados tendem a induzir o desfoque ou o rápido colapso das estruturas de andaimes impressas durante o processo de impressão quando usados como biotintas. Para enfrentar esse desafio, a tecnologia de bioimpressão 3D incorporada emprega um banho de microgel como material de suporte, permitindo a deposição precisa de biotinta macia. Após a gelificação das biotintas de hidrogel, andaimes biônicos refinados com estruturas intrincadas são obtidos removendo o banho de microgel. Materiais como gelatina 7,8, agarose9 e goma gelana10,11 foram empregados para criar banhos de microgel para bioimpressão 3D incorporada, avançando significativamente a aplicação de hidrogéis macios na engenharia de tecidos. No entanto, o tamanho de partícula não uniforme e em nível de mícron desses géis particulados afeta negativamente a resolução e a fidelidade da impressão 3D 12,13,14. Há uma necessidade urgente de fabricar um flutuador de suspensão semelhante a gel com partículas pequenas e uniformemente dispersas, oferecendo vantagens na obtenção de bioimpressão de alta fidelidade.
Neste protocolo, um novo banho de suspensão de κ-carragenina granulado sacrificial com um nível uniforme de submícrons é apresentado para impressão 3D incorporada. Este comportamento inovador de banho de submicrogel de transição rápida de interferência-desobstrução facilita a fabricação precisa de andaimes de hidrogel biomiméticos com alta fidelidade estrutural15. Utilizando este novo meio de suspensão, uma série de tecidos biomiméticos e construções de órgãos com estruturas de tecido multicamadas são impressas com sucesso, empregando uma biotinta composta de metacrilato de gelatina e fibrometacrilato de seda. Neste estudo, escolhemos o esôfago como objeto biomimético de bioimpressão 3D principalmente porque o esôfago não apenas possui uma estrutura de tecido multicamadas, mas também sua camada muscular exibe uma estrutura de camadas complexas circulares circulares internas e longitudinais externas. Garantir o alinhamento e a organização adequados dessas camadas é essencial para a regeneração funcional do tecido. Portanto, desejamos muito replicar a arquitetura multicamadas do esôfago. Mais importante, utilizamos submicrogéis de κ-carragenina como banho de suspensão e GelMA / SFMA como biotinta para projetar e construir um andaime biomimético para engenharia de tecidos. O esôfago impresso pode ser facilmente liberado por lavagem salina tamponada com fosfato repetida. Além disso, o banho de κ-carragenina submicrogel é isento de substâncias citotóxicas, garantindo alta citocompatibilidade15. As células musculares lisas carregadas dentro de andaimes anisotrópicos exibem uma notável atividade de disseminação. Este meio de suspensão submicrogel uniforme oferece um novo caminho para a fabricação de tecidos e órgãos complexos por meio de bioimpressão 3D incorporada.