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Fabricación y Optimización de Andamios de Sílice Impresos en 3D para el Cultivo de Células Precursoras Neurales

Autores: Kastrinaki, Georgia; Pechlivani, Eleftheria-Maria; Gkekas, Ioannis; Kladovasilakis, Nikolaos; Gkagkari, Evdokia; Petrakis, Spyros; Asimakopoulou, Akrivi

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Fabricación y Optimización de Andamios de Sílice Impresos en 3D para el Cultivo de Células Precursoras Neurales


Categoría

Ciencias de los Materiales

Subcategoría

Materiales para aplicaciones biomédicas

Palabras clave

últimos desarrollos
Andamios de ingeniería de tejidos
Estructuras celulares 3D
Células precursoras neuronales
Parámetros de calcinación
Biocompatibilidad

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 17

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Los últimos desarrollos en andamios de ingeniería de tejidos han despertado un creciente interés en la creación de estructuras celulares 3D controladas que emulan los intrincados elementos biofísicos y bioquímicos que se encuentran dentro de versátiles microentornos in vivo. El objetivo de este estudio fue imprimir en 3D un andamio de sílice monolítico diseñado específicamente para el cultivo de células precursoras neuronales. Inicialmente, se llevó a cabo una investigación preliminar para identificar los parámetros críticos relacionados con la calcinación. Esta investigación tenía como objetivo producir andamios robustos y uniformes con un grosor de pared mínimo de 0.5 mm para mitigar la formación de grietas. Se imprimieron en 3D cuatro especímenes cúbicos, con diferentes grosores de pared de 0.5, 1, 2 y 4 mm, y se sometieron a dos perfiles de calcinación distintos. Se empleó análisis termogravimétrico para examinar el material recién impreso, revelando temperaturas críticas asociadas con una mayor pérdida de masa. Posteriormente, se introdujeron pasos isotérmicos para facilitar transiciones de fase controladas y reducir la formación de grietas incluso en el grosor de pared mínimo de 0.5 mm. La estabilidad de la estructura optimizada se obtuvo para el perfil de calcinación lenta (160 min) y luego para el perfil de calcinación rápida (60 min) a temperaturas de hasta 900 grados C. También se empleó análisis de difracción de rayos X in situ para evaluar las fases cristalinas del material a base de silicato a lo largo de varios perfiles de temperatura de hasta 1200 grados C, mientras que se utilizó microscopía electrónica de barrido para observar la formación de grietas a microescala. Luego, se imprimieron en 3D andamios cerámicos, adoptando estructuras de canales hexagonales y esféricos con una apertura de canal de 2 mm, y posteriormente se calcinó utilizando el perfil lento optimizado. Finalmente, los andamios se evaluaron en términos de biocompatibilidad, proliferación celular y diferenciación utilizando células precursoras neuronales (NPCs). Estos experimentos indicaron la proliferación de NPCs (durante 13 días) y la diferenciación en neuronas que permanecieron viables (hasta 50 días en cultivo). En paralelo, se verificó la funcionalidad mediante la expresión de marcadores pre (SYN1) y post-sinápticos (GRIP1), lo que sugiere que los andamios impresos en 3D son un sistema prometedor para aplicaciones biotecnológicas utilizando NPCs.

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