O nouă tehnică de bioprintare reproduce cu succes țesutul adipos uman matur
O echipă de cercetare a dezvoltat o metodă de bioprintare prin baie de suport care permite încorporarea adipocitelor umane mature, fragile, în structuri tridimensionale (3D) definite geometric, păstrându-le viabilitatea, morfologia caracteristică umplută cu lipide și activitatea metabolică.
Prin combinarea unei băi de suport din agaroză cu un bioink de gellan gum cu o concentrație scăzută, cercetătorii au obținut o stabilitate structurală și o precizie de imprimare considerabil mai mari decât cele obținute prin extrudare liberă convențională. Această metodă accesibilă ar putea sprijini dezvoltarea unor modele de țesut adipos mai relevante din punct de vedere fiziologic, utile pentru studiul obezității și al tulburărilor metabolice, realizarea testărilor preliminare de medicamente și cosmetice, precum și avansarea ingineriei țesuturilor moi.
Țesutul adipos este un organ metabolic activ implicat în stocarea energiei, semnalizarea endocrină și reglementarea metabolismului întregului organism. Disfuncția adipocitelor contribuie la obezitate, rezistență la insulină, diabet zaharat de tip 2 și alte afecțiuni, generând o cerere puternică pentru modele de laborator relevante din punct de vedere uman. Culturi bidimensionale nu pot reproduce adecvat mediul mecanic moale, organizarea spațială sau efectele de flotabilitate întâlnite în țesutul adipos nativ, în timp ce modelele animale sunt afectate de diferențele între specii și de constrângerile etice și financiare.
Deși modelele 3D de țesut adipos au avansat, majoritatea se bazează pe celule stem derivate din țesut adipos, mai degrabă decât pe adipocite mature. Adipocitele complet diferențiate oferă o relevanță fiziologică mai mare, dar sunt dificile de bioprintat datorită dimensiunii mari, flotabilității, hidrofobicității și sensibilității la forțele de tăiere, ceea ce le face vulnerabile la deteriorarea mecanică. Prin urmare, este necesară o metodă reproducibilă pentru a imprima adipocite mature fără a le compromite structura sau funcția.
Un studiu publicat în Engineering in Life Sciences pe 10 august 2026 de echipa lui Petra J. Kluger de la Universitatea din Stuttgart demonstrează că un proces de extrudare susținut de agaroză poate imprima cu precizie adipocite mature, păstrându-le viabilitatea, morfologia uniloculată și răspunsul metabolic. Cercetătorii au izolat mai întâi adipocitele mature din țesutul adipos uman obținut în timpul unei intervenții chirurgicale elective și le-au încorporat într-un bioink de gellan gum cu o concentrație finală de polimer de 0,3%.
Ei au evaluat formulările de gellan gum care conțineau diferite concentrații de soluție tampon fosfat și au caracterizat vâscozitatea atât a bioink-ului, cât și a băilor de suport din agaroză de 0,5% pe o gamă de rate de tăiere. Aceste măsurători au identificat o formulare care a rămas suficient de fluidă pentru extrudare delicată, dar care putea fi stabilizată după depunere. Bioink-ul selectat, încărcat cu celule, a fost extrudat printr-o duză de 600 µm într-o baie de agaroză răcită, la o presiune de 4-6 kPa și o viteză de 14-16 mm/s.
Calciul clorură a fost adăugat ulterior pentru a încrucișa structurile imprimate înainte de recuperarea și cultura acestora. Performanța imprimării a fost evaluată folosind structuri în rețea de 20 × 20 × 1 mm, în timp ce construcții în formă de dom de 10 × 10 × 6 mm au fost produse pentru evaluarea biologică. Fără o baie de suport, bioink-ul moale s-a răspândit după extrudare și nu a putut fi stratificat fiabil. În schimb, imprimarea cu baie de suport a produs grile stabile cu pori uniformi și filamente bine aliniate.
Devierea lungimii construcției de la designul asistat de computer a fost de doar 2,66%, în timp ce lățimea porilor și a filamentelor a variat cu 2,87% și, respectiv, 3,35%. Colorarea cu live/dead a arătat că majoritatea adipocitelor au rămas viabile timp de trei zile, cu celule viabile observate și în ziua a opta într-o evaluare exploratorie. Eliberarea lactat-dehidrogenazei a scăzut semnificativ de la 29,09% în ziua întâi la 9,66% în ziua a treia, sugerând recuperarea de la stresul temporar legat de imprimare.
Colorarea lipidică a relevat celule distribuite uniform, umplute cu lipide, în timp ce expresia perilipinei A a confirmat păstrarea integrității vacuolelor lipidice. Celulele au păstrat, de asemenea, răspunsuri lipolitice funcționale: stimularea cu isoproterenol a crescut eliberarea de glicerol de la 40,60 la 137,88 ng/mL în ziua întâi și de la 65,86 la 200,54 ng/mL în ziua a treia. Studiul stabilește, în general, o strategie delicată și reproducibilă pentru fabricarea construcțiilor 3D care conțin adipocite umane mature.
Baia de suport contracarează răspândirea bioink-ului și flotabilitatea celulelor, permițând depunerea precisă fără a sacrifica caracteristicile structurale și funcționale cheie. Deși sunt necesare lucrări viitoare pentru a extinde durata culturii, a introduce vascularizarea și a incorpora celule endoteliale, imune sau stromale, metoda oferă o bază practică pentru modelarea fiziologiei țesutului adipos și a disfuncției metabolice.
În cele din urmă, aceasta ar putea facilita testarea preclinică controlată și dezvoltarea de construcții mai complexe pentru aplicații regenerative și reconstructive.
