Investigadores de múltiples instituciones han desarrollado un gel que utiliza nanopartículas sensibles al oxígeno para la impresión de biopelículas complejas y estructuras similares a tejidos. El hallazgo permite a los investigadores detectar el contenido de oxígeno e indicarlo visualmente mediante sensores. Esta nueva empresa tiene aplicaciones potenciales en biofotónica, biomedicina y bioquímica.
El estudio demuestra cómo estas bio-tintas podrían utilizar nanopartículas sensores para monitorear la fotosíntesis y la respiración de las algas, así como la respiración de las células madre en estructuras bioimpresas con uno o varios tipos de células. Básicamente, las nanopartículas le permiten brillar y el grupo puede fotografiarlas con una cámara. Si bien esto puede no parecer un gran problema, puede ser una bendición para el estudio de las células a microescala. Los biólogos también podrían monitorear la distribución de oxígeno sin ningún equipo pesado.
El profesor Michael Kühl del Departamento de Biología de la Universidad de Copenhague explica: “ La impresión 3D es una técnica muy extendida para producir el objeto en plástico, metal y otros materiales abióticos. Asimismo, las células vivas se pueden imprimir en 3D en materiales de gel biocompatibles (bio-tintas) y dicha bioimpresión en 3D es un campo en rápido desarrollo, por ejemplo, en estudios biomédicos, donde las células madre se cultivan en construcciones impresas en 3D que imitan la estructura compleja de tejidos y huesos. . Tales intentos carecen de monitoreo en línea de la actividad metabólica de las células que crecen en construcciones bioimpresas; actualmente, tales mediciones se basan en gran medida en muestreos destructivos. Hemos desarrollado una solución pendiente de patente para este problema. »
Desarrollo de biogeles
El grupo desarrolló la tinta biológica insertando nanopartículas brillantes sensibles al oxígeno en la matriz de impresión. Cuando la luz azul excita las nanopartículas, emiten luz luminiscente roja en proporción a la concentración de oxígeno local. Con más oxígeno, hay mucha menos luminiscencia roja y viceversa.
Las cámaras pueden capturar la distribución de luminiscencia roja y, por lo tanto, de oxígeno a través de estructuras vivas bioimpresas. El principal beneficio es el monitoreo no invasivo en línea de la distribución y la dinámica del oxígeno que los investigadores pueden mapear para establecer correlaciones con el crecimiento y la distribución de las células en las construcciones sin la necesidad de tipos destructivos de muestreo.
El profesor Kühl afirma que “ es importante que la adición de nanopartículas no cambie las propiedades mecánicas de la biotinta, por ejemplo, para evitar el estrés celular y la muerte durante el proceso de impresión. Además, las nanopartículas no deben inhibir ni interferir con las células «. Las formas de investigación no invasivas son, después de todo, cruciales para estudiar formas delicadas de biología.
La investigación puede incluso tener más aplicaciones más allá de lo puramente biológico. Puede ser una excelente manera de crear luminiscencia natural / no eléctrica en hábitats oscuros o incluso habitaciones. Podría ser de gran utilidad en el espacio, particularmente con su capacidad para estudiar los niveles de oxígeno sin alterar las muestras. La investigación es todavía joven y los investigadores todavía están experimentando con nuevas formas.
Imagen destacada cortesía de Anya Lode / TU Dresden, recuperada a través de Drug Target Review. El estudio completo está disponible aquí .
