Esta tecnología permite desarrollar nuevas técnicas de bioimpresión para cultivo celular
Redacción T21
Utilizando hologramas acústicos, científicos alemanes han conseguido formar objetos 3D a partir de pequeños bloques de construcción en un solo paso. Esta tecnología permite desarrollar nuevas técnicas de cultivo celular en 3D, con gran relevancia para la ingeniería biomédica.
Científicos alemanes han desarrollado una nueva tecnología para imprimir material en 3D utilizando sonidos u ondas sonoras para crear campos de presión.
Dentro de estos campos de sonido, por ejemplo, las partículas sólidas o las células biológicas se pueden ensamblar en formas seleccionadas, según los resultados de esta investigación.
Este descubrimiento allana el camino para nuevas técnicas de cultivo celular en 3D con gran relevancia para la ingeniería biomédica. Los resultados se publican en la revista Science Advances.
PIEZAS COMPLEJAS EN UN SOLO PASO
La impresión 3D permite la producción de piezas complejas a partir de diversos materiales, incluso biológicos. La impresión 3D tradicional suele ser un proceso lento que construyen objetos capa por capa.
Científicos del grupo de investigación "Micro, Nano y Molecular Systems", del Instituto Max Planck de Investigación Médica y del Instituto de Ingeniería de Sistemas Moleculares y Materiales Avanzados de la Universidad de Heidelberg, han comprobado cómo se puede formar un objeto 3D a partir de pequeños bloques de construcción en un solo paso.
"Usando ultrasonido dirigido y con forma, pudimos ensamblar las partículas pequeñas en un objeto tridimensional en un solo paso", explica Kai Melde, primer autor del estudio, en un comunicado.
“Esto puede ser muy útil para la llamada bioimpresión. Las células utilizadas allí son particularmente sensibles a las influencias ambientales y el ultrasonido es un método suave”, agrega Peer Fischer, otro de los investigadores.
La bioimpresión celular 3D una tecnología de vanguardia para crear tejidos vivos como vasos sanguíneos, huesos, cartílagos o piel. Su aplicación se ha extendido a sectores como el farmacéutico, dermocosmético y alimentario.
PRESIÓN SOBRE LA MATERIA
Las ondas de sonido ejercen fuerzas sobre la materia, un hecho que todo asistente a un concierto que haya experimentado las ondas de presión de un altavoz sabe, explican los investigadores.
Usando ultrasonido de alta frecuencia, que es inaudible para el oído humano, las longitudes de onda submilimétricas se pueden cambiar al rango microscópico: entonces se usan para manipular bloques de construcción muy pequeños, como las células biológicas.
En estudios anteriores, Peer Fischer y sus colegas mostraron cómo se puede generar ultrasonido utilizando hologramas acústicos: placas impresas en 3D diseñadas para codificar un campo de sonido específico. Demostraron que estos campos de sonido se pueden usar para ensamblar materiales en patrones bidimensionales.
FORMAS TRIDIMENSIONALES
Con su nuevo estudio, el equipo pudo llevar la idea un paso más allá. En los campos de sonido, capturan partículas y células que flotan libremente en el agua y las combinan en formas tridimensionales.
Además, el nuevo método funciona con una variedad de materiales, incluidas perlas de vidrio o hidrogel y células biológicas.
Melde dice que "la idea clave era usar múltiples hologramas acústicos juntos para formar un campo de sonido capaz de atrapar las partículas".
Heiner Kremer, que escribió el algoritmo para optimizar los campos de hologramas, agrega: "La digitalización de un objeto 3D completo en campos de hologramas ultrasónicos es muy intensiva en computación y requiere nuevas rutinas de cálculo".
GRAN AVANCE BIOTECNOLÓGICO
Los científicos creen que su tecnología para formar cultivos celulares y tejidos en 3D representa un gran avance.Noticias relacionadas
La ventaja del ultrasonido es que es suave con las células y que puede penetrar profundamente en el tejido. De esta forma, el nuevo método se puede utilizar para manipular células de forma remota sin dañarlas, concluyen los investigadores.
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REFERENCIA
Compact holographic sound fields enable rapid one-step assembly of matter in 3D. Kai Melde et al. Science Advances, 8 Feb 2023; Vol 9, Issue 6. DOI:10.1126/sciadv.adf6182
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