Un equipo de la Universidad Purdue ha diseñado una micropinza móvil (MMG) que puede manejar esferoides de células frágiles con fuerza controlada y alta precisión espacial.
Los esferoides se han vuelto esenciales para la ingeniería de tejidos porque pueden imitar las interacciones biológicas entre las células y la matriz circundante, pero son muy frágiles y su manipulación puede resultar problemática.
«Otras técnicas de bioensamblaje de esferoides celulares pueden afectar la arquitectura del tejido o aplicar fuerzas de manipulación limitadas», dijo el Dr. David Cappellelli, profesor de ingeniería mecánica e ingeniería biomédica en la Universidad Purdue.
«Los MMG con detección de fuerza abordan estos problemas actuales al permitir el bioensamblaje seguro de varios esferoides en una sola estructura», dijo.
Pero en una nueva investigación, un equipo de la Universidad Purdue en West Lafayette, Indiana, ha desarrollado una pequeña pinza robótica que puede manipular esferoides sin dañar el tejido.
El robot utiliza un mecanismo de garra de microscopio magnético.
La pinza microrrobótica móvil inalámbrica consta de dos brazos articulados conectados por una bisagra y funciona bajo accionamiento magnético, lo que permite un cierre controlado para agarrar células esferoides con una fuerza mínima. Un campo magnético externo permitió tanto el movimiento del dispositivo como un control preciso de las mordazas de agarre. Este diseño mantiene la compatibilidad con el entorno biológico y al mismo tiempo supera la necesidad de contacto mecánico directo e instrumentación voluminosa.
«Esa fue una gran parte del diseño: encontrar una manera de utilizar el campo magnético para mover y controlar la apertura y el cierre de las mordazas», añadió Cappellelli.
La sensibilidad a la fuerza de la MMG controla continuamente las esferas y adapta el agarre en consecuencia. Esto significa que los operadores pueden trabajar con una variedad de formas y estructuras esferoides, lo que reduce el riesgo de dañar las células durante la manipulación.
Los modelos computacionales y los experimentos in vitro confirmaron que la MMG puede tratar células de manera segura.
El equipo de investigación evaluó el rendimiento del micropinza y confirmó que la cantidad de fuerza aplicada durante la manipulación del esferoide estaba dentro de los límites de supervivencia después de la implantación. Las investigaciones futuras abordarán la ampliación de la capacidad del microgripper para abordar la fabricación de tejidos tridimensionales, con el objetivo a largo plazo de construir tejidos de ingeniería completamente funcionales.
Hasta ahora, MMG ha logrado ensamblar esferoides en láminas de células planas, que sirven como estructura básica para construcciones futuras. Estas construcciones más elaboradas se asemejan a estructuras que albergan poblaciones celulares heterogéneas dentro de tejidos in vivo.
El equipo también planea pasar del trabajo manual al control automatizado de microrobots, lo que podría aumentar la productividad en términos de volumen y eficiencia.
En el vídeo complementario a continuación, puede ver pruebas de validación experimentales representativas específicamente para la colocación de esferoides MMG y la micromanipulación de esferas PDMS.
Source link
