Investigadores de POSTECH producen un modelo de pulmón artificial mediante impresión 3D



La temperatura más cálida y las flores en flor señalan la llegada de la primavera. Sin embargo, las preocupaciones sobre las enfermedades respiratorias también están aumentando debido al polvo fino y los virus. El pulmón, que es vital para la respiración, es bastante difícil de crear artificialmente para uso experimental debido a su compleja estructura y delgadez. Recientemente, un equipo de investigación de POSTECH ha logrado producir un modelo de pulmón artificial mediante impresión 3D.

El profesor Sungjune Jung del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales y el profesor Joo-Yeon Yoo y Ph.D. El candidato Dayoon Kang del Departamento de Ciencias de la Vida de POSTECH han logrado crear juntos un modelo de pulmón tridimensional que contiene una variedad de líneas de células alveolares humanas utilizando bioimpresión por inyección de tinta. La bioimpresión por inyección de tinta está atrayendo la atención por permitir la producción de tejidos estandarizados y personalizados por el paciente, y se prevé que reemplace los modelos de prueba convencionales, ya que puede producirse en masa. Los hallazgos de este estudio se publicaron recientemente en Ciencia avanzada.

Los pulmones humanos respiran constantemente para absorber el oxígeno necesario para la actividad vital y expulsar el dióxido de carbono generado como subproducto. El oxígeno que ingresa al cuerpo llega a los alvéolos a través de las vías respiratorias y es reemplazado por dióxido de carbono transportado por la sangre a través de los capilares de los alvéolos.

Aquí, los alvéolos están hechos de una capa delgada de células epiteliales y están rodeados por capilares delgados que imitan a las uvas huecas. La membrana alveolar, a través de la cual viajan el oxígeno y el dióxido de carbono, es una estructura de tres capas de epitelio / membrana basal / capa capilar endotelial y es muy delgada para facilitar el proceso de intercambio de gases. Hasta ahora, ha habido limitaciones para replicar con precisión los alvéolos con una estructura tan delgada y compleja.

Para ello, el equipo de investigación fabricó un modelo de barrera alveolar de tres capas con un grosor de aproximadamente 10 micrómetros (μm) a través de la deposición de células alveolares de alta resolución mediante impresión de inyección de tinta gota a demanda1. Este modelo recién producido mostró un mayor grado de simulación en comparación con un modelo de cultivo celular bidimensional, así como un modelo no estructurado tridimensional cultivado a partir de la mezcla de células alveolares y colágeno.

El equipo de investigación también confirmó que el modelo de barrera alveolar recientemente desarrollado reproducía de manera similar la respuesta fisiológica a nivel de tejido real con respecto a la infectividad viral y la respuesta antiviral. Cuando este modelo se utilizó como modelo de infección por el virus de la influenza, los investigadores pudieron observar la autoproliferación y la respuesta antiviral del virus.

Hemos estado imprimiendo células y fabricando tejidos utilizando el método de bioimpresión, pero esta es la primera vez en el mundo que simula una barrera alveolar con una estructura de tres capas de aproximadamente 10 μm de espesor. También es la primera vez que se infecta una barrera alveolar artificial con un virus y se observa una respuesta antiviral fisiológica “.

Profesor Sungjune Jung, POSTECH

El profesor Jung agregó: “El tejido artificial producido esta vez se puede utilizar como una plataforma inicial para evaluar eficacia de medicamentos terapéuticos y vacunas que contrarrestan los virus respiratorios infecciosos, incluido el virus COVID-19, ya que permite la producción en masa y el control de calidad, así como la fabricación de modelos de enfermedades personalizados para el paciente “.

Fuente:

Referencia de la revista:

Kang, D., et al. (2021) Modelo de barrera alveolar 3D totalmente impreso por inyección de tinta con microarquitectura fisiológicamente relevante. Ciencia avanzada. doi.org/10.1002/advs.202004990.

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