Gaiolas microscopicamente pequenas podem ser produzidas em TU Wien (Viena). Suas aberturas de grade tem apenas alguns micra´metros de tamanho, tornando-as ideais para reter células e permitir que o tecido vivo cresa§a em uma forma muito especa­fica. Este novo campo de pesquisa échamado "Biofabricação".

Em colaboração com a Universidade de Stanford, as células nervosas foram agora introduzidas nas estruturas da gaiola esfanãrica usando a tecnologia de bioprinting acaºstica, para que o tecido nervoso multicelular possa se desenvolver por la¡. a‰ atépossí­vel criar conexões nervosas entre as diferentes gaiolas. Para controlar as células nervosas, as ondas sonoras foram usadas como pina§as acaºsticas ( Biofabricação "Enhancing cell packaging in buckyballs by activation acoustofluidic" ).

"Se vocêapresentar células vivas com uma certa estrutura, podera¡ influenciar fortemente seu comportamento", explica o professor Aleksandr Ovsianikov, chefe do grupo de pesquisa de Impressão 3D e Biofabricação do Instituto de Ciência dos Materiais e Tecnologia de Materiais da TU Wien. "A impressão 3D permite a produção de alta precisão de estruturas de andaimes, que podem ser colonizadas com células para estudar como o tecido vivo cresce e como ele reage".

Para aumentar um grande número de células nervosas em um espaço pequeno, a equipe de pesquisa decidiu usar as chamadas "bolas de bucky" - formas geomanãtricas feitas de penta¡gonos e hexa¡gonos que se assemelham a uma bola de futebol microsca³pica.

"As aberturas das bolas de bucky são grandes o suficiente para permitir que as células migrem para a gaiola, mas quando as células coalescem, elas não podem mais sair da gaiola", explica o Dr. Wolfgang Steiger, que trabalhou na impressão 3D de alta precisão para aplicações de biofabricação como parte de sua dissertação.

As minaºsculas gaiolas de buckyball foram fabricadas usando um processo conhecido como polimerização de dois fa³tons: um raio laser focalizado éusado para iniciar um processo qua­mico em pontos específicos de um la­quido, o que faz com que o material endurea§a exatamente nesses pontos. Dirigindo o ponto focal do feixe de laser atravanãs do la­quido de uma maneira bem controlada, objetos tridimensionais podem ser produzidos com precisão extremamente alta.

Nãoapenas criar as bolas de bucky, mas também reunir células nessas bolas atravanãs de aberturas de microescala émuito desafiador. Uma inovadora tecnologia de bioprinting acústica em 3D desenvolvida na Stanford School of Medicine, abordou com sucesso esse desafio. Utkan Demirci éco-diretor do Canary Center em Stanford para detecção precoce do câncer e seu grupo de pesquisa, ou seja, o MEMS de biossensibilidade e acústica em medicina (BAMM Lab) usa ondas acaºsticas em aplicações biomédicas, desde a detecção de biomarcadores de câncer atébioprinting de tecidos 3D. modelos para detecção.

"Geramos oscilações acaºsticas na solução em que as células estãolocalizadas. As células seguem as ondas sonoras como os ratos seguem o flautista de Hamelin como na lenda No processo, os nosde oscilação se formam em determinados pontos - semelhante a uma corda vibrata³ria ”, Diz o Prof. Demirci.

Nestes pontos nodais, o la­quido écomparativamente esta¡tico. Se as células estiverem localizadas nesses pontos, elas permanecera£o la¡; em qualquer outro lugar eles são afastados pela onda acaºstica. As células, portanto, movem-se para os locais onde não são giradas - e éaa­ que as bolas de bucky foram colocadas. A onda sonora pode, portanto, ser usada de uma maneira muito bem controlada, quase como uma pina§a, para direcionar as células para o local desejado.

"As ondas acaºsticas nos permitiram preencher as estruturas do andaime de maneira muito mais densa e eficiente do que seria possí­vel com os manãtodos convencionais de colonização celular", relata Tanchen Ren, PhD, do grupo de pesquisa do Prof. Demirci.

Assim que as buckyballs foram colonizadas com sucesso por células nervosas dessa maneira, elas formaram conexões com os neura´nios das buckyballs vizinhas.

"Vemos um enorme potencial aqui para usar a impressão 3D para criar e estudar redes neurais de maneira direcionada", diz Aleksandr Ovsianikov. "Dessa forma, importantes questões biológicas podem ser investigadas a s quais, de outra forma, não haveria acesso experimental direto".