Bioimpresión 3D para la regeneración de tejidos

Abstract

El present projecte se centra en la caracterització i desenvolupament d'hidrogel imprimits tridimensionalment basats en gelatina metacrilada (GelMA) i àcid tànnic (AT), destinats a ser usats en la regeneració de teixits per a pacients amb cremades greus, on aquest suport representi una ajuda en la curació tissular. L'objectiu principal ha estat bioimprimir tridimensionalment cèl·lules, utilitzant biopolímers modificats químicament mitjançant l'encreuament desencadenat per llum, per regenerar teixits com la pell. Per això, el GelMA es va sintetitzar mitjançant la reacció d'anhídrid metacrílic (MAA) i gelatina tipus A; posteriorment es va barrejar amb AT (quan escau) i amb el fotoiniciador fenil -2,4,6-trimetilbenzoyl fosfinat de liti (LAP), abans de la seva fotopolimerització mitjançant Digital Light Processing (DLP). Es van emprar diferents tècniques de caracterització: el swelling ratio per estudiar la degradació de l'hidrogel; espectroscòpia d’infrarrojo (FTIR) per confirmar la correcta incorporació dels grups metacriloïl i fenòlics; microscòpia electrònica de rastreig (SEM) per avaluar la morfologia de l'escaffold i la mida dels seus porus; espectroscòpia ultravioleta-visible (UV-visible) per analitzar el perfil d’alliberament de l’ AT; microscòpia confocal per observar la morfologia i distribució de les línies cel·lulars HFF (fibroblasts de prepuci humà) i Vero (cèl·lules renals de mico), introduïdes mitjançant sembra en la superfície o barrejades en la bio-tinta; i l’assaig MTT per quantificar la viabilitat metabòlica als dies 1 (adhesió) i 7 (proliferació) després de la impressió. Els resultats revelen que la incorporació d’un 5% d’ AT allarga el temps de degradació i augmenta l’encreuament, creant una xarxa polimèrica molt més densa i uniforme. El GelMA pur, per la seva banda, promou la proliferació de les cèl·lules HFF, mentre que l’escaffold amb 5% d’ AT millora l’adhesió inicial, encara que el seu perfil d’alliberament pot generar estrès cel·lular a llarg

El presente proyecto se centra en la caracterización y desarrollo de hidrogeles impresos tridimensionalmente basados en gelatina metacrilada (GelMA) y ácido tánico (AT), destinados a usarse en la regeneración de tejidos para pacientes con quemaduras graves, donde este andamio represente una ayuda a la curación tisular. El objetivo principal ha sido bioimprimir tridimensionalmente células, utilizando biopolímeros modificados químicamente mediante la reticulación desencadenada por luz, para regenerar tejidos como la piel. Para ello, el GelMA se sintetizó mediante la reacción de anhídrido metacrílico (MAA) y gelatina tipo A; posteriormente se mezcló con AT (cuándo procede) y con el fotoiniciador fenil -2,4,6-trimetilbenzoil fosfinato de litio (LAP), antes de su fotopolimerización mediante Digital Light Processing (DLP). Se emplearon diferentes técnicas de caracterización: el swelling ratio para estudiar la degradación del hidrogel; espectroscopia de infrarojo (FTIR) para confirmar la correcta incorporación de los grupos metacriloilo y fenólico; microscopía electrónica de barrido (SEM) para evaluar la morfología del andamio y el tamaño de sus poros; espectroscopia ultravioleta-visible (UV-visible) para analizar el perfil de liberación de AT; microscopía confocal para observar la morfología y distribución de las líneas celulares HFF (fibroblastos de prepucio humano) y Vero (células renales de mono), introducidas mediante siembra en la superficie o mezcladas en la biotinta; y el ensayo MTT para cuantificar la viabilidad metabólica en los días 1 (adhesión) y 7 (proliferación) tras la impresión. Los resultados revelan que la incorporación de 5% de AT prolonga el tiempo de degradación y aumenta el entrecruzamiento, creando una red polimérica mucho más densa y uniforme. El GelMA puro, por su parte, promueve la proliferación de las células HFF, mientras que el andamio con 5% AT mejora la adhesión inicial, aunque su perfil de liberación puede generar estrés celular a largo plaz

The present project focuses on the characterization and development of three-dimensionally printed hydrogels based on methacrylated gelatin (GelMA) and tannic acid (TA), intended to be used in tissue regeneration for patients with severe burns, where this scaffold represents support for tissue healing. The main objective has been to three-dimensionally bioprint cells using chemically modified biopolymers through light-triggered crosslinking to regenerate tissues such as skin. To this end, GelMA was synthesized through the reaction of methacrylic anhydride (MAA) and type A gelatin; it was subsequently mixed with TA (when applicable) and the photoinitiator lithium phenyl-2,4,6-trimethylbenzoylphosphinate (LAP), before photopolymerization via Digital Light Processing (DLP). Different characterization techniques were used: swelling ratio to study hydrogel degradation; infrared (FTIR) spectroscopy to confirm the correct incorporation of methacryloyl and phenolic groups; scanning electron microscopy (SEM) to assess the scaffold morphology and pore size; ultraviolet-visible (UV-visible) spectroscopy to analyze the TA release profile; confocal microscopy to observe the morphology and distribution of HFF (human foreskin fibroblasts) and Vero (monkey kidney cells) cell lines, introduced via surface seeding or mixed into the bioink; and the MTT assay to quantify metabolic viability on days 1 (adhesion) and 7 (proliferation) after printing. The results reveal that incorporating 5% TA prolongs degradation time and increases crosslinking, creating a much denser and more uniform polymer network. Pure GelMA, in turn, promotes the proliferation of HFF cells, while the scaffold with 5% TA improves initial adhesion, although its release profile may cause long-term cellular stress. In contrast, Vero cells encapsulated in GelMA+5% TA show better viability, but exhibit signs of stress when surface-seeded. These effects are attributed to structural changes in the hydrogel matrix. In concl