Embora a cultura de pilha 2D é amplamente utilizada na pesquisa do câncer, existem limitações como as células são cultivadas em um formato de monocamada com uma concentração uniforme de nutrientes e oxigênio. Essas culturas faltam importante célula-célula e interações célula-matriz presentes no microambiente do tumor nativo (TME). Consequentemente, estes modelos mal recapitular condições fisiológicas, resultando em comportamentos aberrantes de células, incluindo morfologias antinaturais, organização irregular do receptor, polarização de membrana e expressão do gene anormal, entre outros condições¹^,²^,³^,⁴. Por outro lado, a cultura de células 3D, onde as células são expandidas em um espaço volumétrico como agregados, esferoides ou organoids, oferece uma técnica alternativa para criar ambientes em vitro mais precisos para estudar a fisiologia e biologia celular fundamentais. Modelos de cultura de células 3D também podem incentivar interações célula-ECM que são críticas características fisiológicas do nativo TME em vitro¹^,⁴^,⁵. A tecnologia emergente de bioprinting 3D fornece possibilidades para construir modelos que imitam o TME heterogêneo.

Bioprinting 3D é derivado de prototipagem rápida e permite a fabricação de microestruturas 3D que são capazes de imitar as complexidades da vida⁶^,⁷amostras de tecido. Os atuais métodos de bioprinting incluem jato de tinta, extrusão e assistida por laser impressão⁸. Entre eles, o método de extrusão permite a heterogeneidade ser controlado dentro de matrizes de impressos por precisamente posicionamento distintos tipos de materiais em locais diferentes do iniciais. Portanto, é a melhor abordagem para fabricar modelos heterogêneos em vitro envolvendo vários tipos de células ou matrizes. Bioprinting de extrusão tem sido usada com sucesso para construir andaimes de forma auricular⁹, estruturas vasculares de¹¹^,¹⁰^,¹²e tecidos¹³, resultando em células e alta fidelidade de impressão de pele viabilidade. A tecnologia também possui seleções materiais versátil, a capacidade de depositar materiais com células incorporado com um conhecido de densidade e alta reprodutibilidade¹⁴^,¹⁵^,¹⁶^,¹⁷. Hidrogel natural e sintética é usadas frequentemente como bioinks para bioprinting 3D, devido à sua biocompatibilidade, Bioatividade e suas redes hidrofílicos que podem ser projetados para assemelhar-se estruturalmente o ECM⁷^,¹⁸ ^,¹⁹^,²⁰^,²¹^,²²^,²³. Hidrogel também é vantajosos, já que podem incluir sites adesivos para células, elementos estruturais, permeabilidade de nutrientes e gases, e as propriedades mecânicas adequadas para incentivar desenvolvimento²⁴da pilha. Por exemplo, o colágeno hidrogel oferece integrina locais de ancoragem que células podem usar para conectar para a matriz. Gelatina, colágeno desnaturado, mantém sites semelhantes de adesão celular. Em contraste, o alginato é bioinert mas fornece integridade mecânica, formando ligações cruzadas com íons divalentes²⁵^,²⁶^,,²⁷^,²⁸.

Neste trabalho, desenvolvemos um hidrogel composto como um bioink, composto de alginato e gelatina, com semelhanças com a arquitetura microscópica de uma estroma do tumor nativo. Fibroblastos e células de câncer de mama foram incorporados o hidrogel e impresso através de uma bioprinter baseada em extrusão para criar um modelo 3D que imita o microambiente no vivo . O ambiente 3D projetado permite que as células cancerosas formar esferoides tumor multicelulares (MCTS) com uma alta viabilidade por longos períodos de cultura celular (> 30 dias). Este protocolo demonstra as metodologias de sintetizar compostos hidrogel, caracterizando a microestrutura dos materiais e qualidade de impressão, bioprinting celular modelos heterogêneos e observar a formação de MCTS. Essas metodologias podem ser aplicadas a outros bioinks em extrusão bioprinting, bem como para diferentes projetos de modelos de tecidos heterogêneos com aplicações potenciais na despistagem de drogas, ensaios de migração celular e estudos que se concentram em célula fundamental funções fisiológicas.

Hidrogel Bioprintable alginato/gelatina 3D <em>em Vitro</em> sistemas modelo induzem a formação de esferoide de célula