Notícia

A organização espacial de vasos sanguíneos e o crescimento de tecidos artificiais

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Fonte

Technion | Instituto de Tecnologia de Israel

Data

sábado, 22 dezembro 2018 12:15

Áreas

Engenharia de Tecidos.

Cientistas do Instituto de Tecnologia de Israel (Technion) e do Instituto Weizmann de Ciência, em Israel, juntaram suas competências em engenharia de tecidos e física de sistemas complexos para entender em detalhes como as forças mecânicas podem direcionar a orientação do desenvolvimento de vasos sanguíneos em tecidos biológicos artificiais. Suas descobertas, publicadas na revista científica Nano Letters, podem promover métodos de cultivo de tecidos artificiais para transplantes.

Células, sejam do corpo ou de um tecido cultivado em laboratório, interagem constantemente com a matriz extracelular (ECM, do inglês) – uma rede molecular altamente complexa que fornece suporte estrutural para as células. Até recentemente, cientistas haviam assumido que essas interações eram basicamente bioquímicas. Agora, os pesquisadores perceberam que existem interações mecânicas – por exemplo, a capacidade das células de sentir várias propriedades da ECM e reagir a isto – também desempenham um papel significativo no desenvolvimento e na função da célula.

A presente pesquisa foi liderada pela estudante de doutorado Shira Landau e pela professora Dra. Shulamit Levenberg, da Faculdade de Engenharia Biomédica do Technion, e pelo estudante de doutorado Avraham Moriel e pelo professor Dr. Eran Bouchbinder, do Departamento de Química e Física Biológica do Instituto Weizmann , em colaboração com o Dr. Ariel Livne.

Um dos desafios científicos para produzir tecidos biológicos artificiais para transplante é que os tecidos devem conter uma rede de vasos sanguíneos para garantir um fornecimento constante de oxigênio e nutrientes. Altamente essencial para a integração e sobrevivência do implante é a ordem direcional desta rede. Em outras palavras, os vasos sanguíneos devem se organizar na mesma direção.

No laboratório da professora Levenberg, foi desenvolvida uma plataforma projetada para melhorar a geração de tecidos e a auto-organização para o transplante. A tecnologia é baseada em estruturas (scaffolds) tridimensionais feitos de polímeros. Células biológicas que são essenciais para o desenvolvimento de vasos sanguíneos são semeadas nestes suportes poliméricos; estudos provaram que esta tecnologia é viável e robusta. Em uma série de estudos anteriores, os pesquisadores usaram essa plataforma para examinar a sensibilidade mecânica das redes vasculares. Em particular, eles notaram que as forças mecânicas têm uma forte influência nas propriedades dessas redes, especialmente nas direções em que os vasos crescem e se desenvolvem.

No novo estudo, os pesquisadores consideraram dois tipos de forças de alongamento que podem afetar o desenvolvimento dos vasos sanguíneos. Esses dois tipos de forças, conhecidas como forças de alongamento dinâmico-cíclico e forças de alongamento estático, podem levar ao surgimento da ordem direcional nas redes vasculares. Os pesquisadores descobriram que o mecanismo biofísico por trás de cada um desses dois processos é fundamentalmente diferente. “Um desafio significativo que enfrentamos foi entender a relação entre os experimentos biológicos complexos e a teoria física”, explica o pesquisador Avraham Moriel.

O estudo levou ao estabelecimento de um protocolo de alongamento por tração – que permite a geração controlada de tecidos ótimos, incluindo redes ricas e estáveis ​​nas quais os vasos sanguíneos têm uma ordem direcional bem definida.

Os pesquisadores acreditam que esses resultados e os novos conhecimentos permitirão avançar na possibilidade de projetar vasos sanguíneos em tecidos com estruturas e direcionalidade que possam permitir o sucesso do transplante em pacientes.

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a notícia completa na página do Technion (em inglês).

Fonte: Technion. Imagem: efeito de diferentes condições de carga externa na orientação de células e vasos. Fonte: Divulgação.

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