Teknologi prototipe menyusut AI untuk menghadirkan fungsionalitas seperti otak dalam satu perangkat yang kuat - ScienceDaily
Lingkungan

Alga menghembuskan kehidupan ke jaringan rekayasa 3D – ScienceDaily


Alga cetak bioprint 3D dapat dimanfaatkan sebagai sumber oksigen berkelanjutan untuk sel manusia di jaringan vaskularisasi yang direkayasa, para peneliti melaporkan 18 November di jurnal tersebut. Masalah. Mereka menyematkan ganggang fotosintetik bioprinted, bersama dengan sel-sel yang diturunkan dari hati manusia, dalam matriks hidrogel 3D untuk membuat jaringan berbentuk sarang lebah dengan lobulus, mirip dengan hati manusia. Di masa depan, para peneliti mengatakan, pendekatan bioprinting 3D yang ramah lingkungan dan hemat biaya mungkin memiliki potensi untuk aplikasi seperti pemodelan penyakit, pengembangan obat, pengobatan regeneratif dan personal, dan bahkan rekayasa makanan.

“Studi ini adalah contoh nyata pertama dari rekayasa jaringan simbiosis yang menggabungkan sel tumbuhan dan sel manusia dengan cara yang bermakna secara fisiologis, menggunakan cetak bioprinting 3D,” kata penulis studi senior Y. Shrike Zhang, seorang bioteknologi di Harvard Medical School dan Brigham and Women’s Hospital. “Studi kami memberikan contoh unik tentang bagaimana kami dapat memanfaatkan strategi simbiosis, yang sangat sering terlihat di alam, untuk meningkatkan kemampuan kami untuk merekayasa jaringan fungsional manusia.”

Ada peningkatan permintaan akan jaringan buatan untuk menggantikan jaringan yang telah rusak untuk memulihkan fungsi organ, dan selama dekade terakhir, teknik bioprinting 3D telah digunakan untuk membuat perancah jaringan untuk aplikasi biomedis dan rekayasa jaringan. Pendekatan ini biasanya melibatkan penyimpanan bioink ke permukaan untuk menghasilkan struktur 3D dengan arsitektur dan bentuk yang diinginkan untuk merekapitulasi organ dan jaringan, termasuk pembuluh darah, yang memainkan peran penting dalam mengangkut oksigen dan nutrisi ke seluruh tubuh. Bioink pada dasarnya adalah hidrogel yang mengandung sel hidup, biomaterial, dan suplemen pertumbuhan lainnya. Ini meniru matriks ekstraseluler dari jaringan yang diinginkan dan mendukung pertumbuhan sel tertanam.

Meskipun ada kemajuan dalam pembuatan jaringan 3D, batasan utamanya adalah mempertahankan tingkat oksigen yang cukup di seluruh jaringan yang direkayasa untuk meningkatkan kelangsungan hidup, pertumbuhan, dan fungsi sel. Para peneliti telah mencoba untuk mengatasi masalah ini dengan memasukkan biomaterial yang melepaskan oksigen, tetapi ini biasanya tidak bekerja cukup lama dan kadang-kadang beracun bagi sel karena mereka menghasilkan molekul seperti hidrogen peroksida atau spesies oksigen reaktif lainnya. “Sebuah metode untuk memungkinkan pelepasan oksigen yang berkelanjutan dari dalam jaringan yang direkayasa sangat dibutuhkan,” kata Zhang.

Untuk memenuhi permintaan ini, Zhang dan rekan-rekannya mengembangkan metode bioprinting 3D berbasis ganggang untuk menggabungkan pola vaskular dalam jaringan yang direkayasa dan menyediakan sumber oksigen yang berkelanjutan untuk sel manusia di jaringan. Secara khusus, mereka menggunakan ganggang hijau berfotosintesis bersel tunggal yang disebut Chlamydomonas reinhardtii. Strategi simbiosis ini juga menguntungkan alga, yang pertumbuhannya sebagian didukung oleh karbondioksida yang dilepaskan oleh sel manusia di sekitarnya.

Langkah pertama melibatkan pencetakan bioprint 3D dari alga. Para peneliti merangkum C. reinhardtii dalam bioink yang utamanya terdiri dari selulosa – komponen struktural utama tumbuhan, alga, dan jamur. Bioink dimasukkan ke dalam semprit yang dilengkapi dengan jarum, dan ekstrusi bioprinting dilakukan dengan menggunakan bioprinter.

Selanjutnya, para peneliti menyematkan ganggang bioprinted dan sel yang diturunkan dari hati manusia dalam matriks hidrogel 3D. C. reinhardtii bioprinted melepaskan oksigen dengan cara fotosintesis dan meningkatkan viabilitas dan fungsi sel manusia, yang tumbuh dengan kepadatan tinggi dan menghasilkan protein khusus hati. “Kepadatan sel yang tinggi dalam jaringan manusia vaskularisasi yang direkayasa sulit diperoleh sebelumnya,” kata Zhang.

Akhirnya, para peneliti menggunakan enzim selulase untuk mendegradasi bioink berbasis selulosa, kemudian mengisi saluran mikro berongga yang tertinggal dengan sel pembuluh darah manusia untuk membuat jaringan pembuluh darah di jaringan mirip hati. “Pengembangan bioink buronan yang memungkinkan oksigenasi awal dan pembentukan pembuluh darah berikutnya dalam satu jaringan belum pernah dilaporkan sebelumnya,” kata Zhang. “Ini merupakan langkah penting menuju keberhasilan rekayasa jaringan yang layak dan fungsional.”

Pada akhirnya, jaringan rekayasa beroksigen yang divaskularisasi 3D memiliki potensi untuk implantasi di masa depan untuk mencapai regenerasi jaringan pada manusia. Jaringan ini juga dapat digunakan untuk penyaringan dan pengembangan obat, mempelajari mekanisme penyakit, dan kemungkinan obat yang dipersonalisasi jika sel khusus pasien digunakan.

Aplikasi potensial lain dari teknologi bioprinting 3D adalah rekayasa makanan. Mikroalga merupakan sumber yang kaya protein, karbohidrat, asam lemak tak jenuh ganda, karotenoid, vitamin, dan mineral esensial. Senyawa bioaktif ini dapat dimasukkan ke dalam produk makanan yang inovatif dan berbudaya untuk meningkatkan nilai gizinya dan meningkatkan kesehatan.

Namun sementara itu, diperlukan lebih banyak upaya untuk mengoptimalkan metode tersebut. Misalnya, media kultur dapat ditingkatkan untuk memfasilitasi pertumbuhan C. reinhardtii dan sel manusia, dan kondisi cahaya dapat disetel untuk mengoptimalkan suplai oksigen dari alga. Selain itu, studi rinci tentang biosafety, toksisitas, dan immuno-kompatibilitas alga akan menjadi penting untuk terjemahan klinis di masa depan. “Teknologi ini tidak dapat langsung digunakan oleh manusia,” kata Zhang. “Ini masih bukti konsep dan akan membutuhkan studi tindak lanjut yang signifikan untuk menerjemahkan.”

Sumber Cerita:

Materi disediakan oleh Sel Tekan. Catatan: Konten dapat diedit untuk gaya dan panjangnya.

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Pengeluaran SGP