Topografias de substrato de impressão 3D

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Topografias de substrato de impressão 3D
Os cientistas usam a impressão 3D para combinar métodos fundamentais de pesquisa em biologia com triagem de
alto rendimento de topografias de superfície de cultura de células.
Crédito da imagem: Louis Reed em Unsplash
As células respondem a estímulos de seu ambiente e essas respostas são vitais para o comportamento e a função
celular adequados. Em um ambiente biológico, a maioria das células de mamíferos é anexada a uma superfície,
como o revestimento intestinal, e são guiadas por interações com essa superfície através de estímulos externos -
isso inclui química de superfície, topografia e rigidez do substrato.
Nos últimos anos, os pesquisadores experimentaram a alteração da micro e nanotopografia de superfície das células
como forma de regular sua fixação e função. No entanto, apesar dos avanços nesta área, não há uma maneira
eficaz de rastrear geometrias de superfície para identificar as pistas exatas que influenciam a função celular.
Adicione a isso a enorme variedade de geometrias de superfície em substratos de cultura de células naturais, o que
torna impraticável para os cientistas replicar e testá-los todos em laboratório.
Mas e se os pesquisadores pudessem construir um modelo preditivo encontrando uma maneira de rastrear um
número seleto de estruturas?
Os esforços científicos voltaram-se para o potencial de triagem de alto rendimento das plataformas topográficas,
fabricadas através de uma variedade de métodos e materiais.
Infelizmente, os diferentes materiais utilizados podem atuar como uma variável descontrolada, tornando
extremamente difícil determinar se os resultados são comparáveis entre os estudos. Além disso, continua sendo um
desafio traduzir essas descobertas para pesquisas biológicas fundamentais nas quais as células são tipicamente
cultivadas em plásticos de cultura de tecidos convencionais (TCP) – um poliestireno transparente que é tratado com
plasma para imitar estruturas naturais e fornecer uma plataforma adequada para adesão celular.
Como podemos fazer melhor?
Uma equipe de pesquisa liderada pelo Dr. Victor Cadarso, da Universidade Monash, na Austrália, determinou que
imprimir topografias de superfície – aquelas que poderiam influenciar a função das células no poço – diretamente em
uma placa TCP permitiria a comparação direta entre experimentos de triagem e pesquisa fundamental.
Eles desenvolveram um método para criar os motivos de triagem personalizados e nanoestruturados usando
impressão 3D, através de uma técnica chamada litografia de nanoimpressão térmica (NIL), que é escalável e bem
desenvolvida. Esses motivos foram impressos na base das placas multi-poço padrão do TCP para tornar o método
compatível com a triagem de alto rendimento.
https://harrickplasma.com/tissue-culture-plastic-polystyrene/
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As micro e nanoestruturas criadas pela equipe através da impressão 3D
Crucialmente, não houve alteração nas propriedades químicas, mecânicas ou ópticas do material, eliminando assim
as variáveis descontroladas que dificultavam as metodologias anteriores.
Para testar seu novo sistema, a equipe aplicou suas placas à triagem em cinco tipos de células distintas. Eles
avaliaram os efeitos do material de cultura na morfologia e função celular.
As células foram cultivadas em placas multi-poço TCP convencionais, placas TCP impressas com um motivo plano
(para imitar a placa convencional) e substratos Ormocomp (um polímero comumente usado para microfabricação).
Houve diferenças insignificantes entre as culturas da placa TCP, mas mudanças perceptíveis na Ormocomcultura.
Isso confirma que a impressão não afeta o comportamento das células e pode ser mais adequada do que as
tecnologias existentes.
A equipe então rastreou diferentes topografias, observando como as diferenças na estrutura influenciaram
diretamente a função e o comportamento das células.
Este novo método de impressão de placas TCP pode agora ser usado em uma ampla gama de investigações que
analisam os efeitos da microtopografia na morfologia celular.
A técnica simples pode ser combinada com protocolos existentes e triagem de alto rendimento. Além disso, é fácil
escalar – mesmo para procedimentos de fabricação em larga escala. A equipe espera que esse método econômico
e padronizado promova o trabalho biológico convencional, incluindo descoberta de medicamentos, engenharia de
tecidos e terapia celular.
Referência: J. Carthew, et al., Ferramentas de cultura de células de próxima geração com micro e nanotopografias
para triagem biológica, materiais funcionais avançados (2021). DOI: 10.1002/adfm.202100881
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.202100881