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– Desenvolvimento de estrutura de fibra 3D baseada em células para regeneração muscular artificial
Minapim by Hernan Valenzuela: A equipe de pesquisa do professor Seong-Jun Park, do Departamento de Engenharia Bio e Cerebral da universidade de Yonsei, anunciou que desenvolveu uma estrutura 3D personalizada, um músculo artificial baseado em células, para regenerar músculos, vasos sanguíneos e tecidos nervosos usando métodos de fabricação de fibra óptica junto com as equipes de pesquisa Universidade Yonsei e do MIT.
A perda muscular que ocorre após o trauma e a ressecção do tumor é uma das maiores causas de restrição a longo prazo dos movimentos do paciente. Atualmente, um método de cirurgia baseado em transplante está sendo realizado para tratamento, mas isso tem um problema que não só pode causar problemas no local fornecido pelo tecido, mas também a capacidade de regeneração efetiva e a funcionalidade dos músculos não aparecem suficientemente nos músculos transplantados.
Como alternativa a isso, pesquisas estão sendo conduzidas para induzir a regeneração do músculo esquelético por meio do transplante direto de células para a área danificada, mas a tecnologia atual é difícil de aplicar na prática clínica real devido à falta de funcionalidade e taxa de sobrevivência em longo prazo de células.
Para resolver o problema, a equipe de pesquisa usou a reprogramação direta de fibroblastos para convertê-los em células progenitoras miogênicas induzidas (iMPCs). Além disso, como é necessário fornecer um microambiente mecânico / bioquímico ideal para a diferenciação e crescimento eficazes das células, a equipe de pesquisa resolveu isso fornecendo uma estrutura 3D híbrida por meio de uma combinação de um polímero artificial / natural apropriado.
O primeiro material usado para fabricar a estrutura é um polímero PCL – policarpolactona, com excelente biocompatibilidade e resistência. A equipe de pesquisa teve sucesso na fabricação de uma estrutura PCL 3D baseada em fibra usando um processo de estiramento térmico (TDP) usado principalmente para fabricar fibras ópticas e um método de lixiviação de sal para formar uma estrutura porosa.
Este processo tem a vantagem de permitir a produção em massa da estrutura ao mesmo tempo em que é capaz de controlar livremente o tamanho, a resistência e a porosidade da estrutura. O segundo material é uma matriz extracelular (ECM) feita por meio de um processo de des-celularização, e os pesquisadores conseguiram fornecer um ambiente de diferenciação ideal para células transplantadas por meio de uma combinação apropriada dos dois materiais.
Como resultado, a equipe de pesquisa confirmou que não só a diferenciação e formação de células musculares foram promovidas em modelos in vitro e in vivo, mas também a distribuição de nervos periféricos e vasos sanguíneos além de músculos aumentaram.
Além disso, no modelo de perda muscular volumétrica para camundongos, a equipe de pesquisa confirmou que, quando a estrutura desenvolvida e as células foram transplantadas juntas, a capacidade do músculo regenerado aumentou dramaticamente em comparação com quando apenas as células foram transplantadas.
O professor Seong-Jun Park, que liderou a pesquisa, disse: “Esta pesquisa é significativa porque desenvolvemos um novo método que pode produzir em massa estruturas 3D personalizadas para a regeneração de vários tecidos além dos músculos no futuro.
Desde então, esta tecnologia desenvolveu uma variedade de biomateriais e células-tronco. Quando combinada com a tecnologia, esperamos criar uma grande sinergia nas áreas de engenharia de tecidos e desenvolvimento de músculos artificiais.”
Os resultados do estudo foram publicados na revista internacional Advanced Materials em 19 de fevereiro de 2021. (Nome do artigo: regeneração funcional do músculo esquelético com fibras porosas desenhadas termicamente e progenitores musculares reprogramados para lesão muscular volumétrica)
Fonte: KAIST
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