Cercetătorii brazilieni au utilizat imprimarea tridimensională (3D) pentru a dezvolta un model de piele artificială cu proprietăți care sunt asemănătoare cu cele ale pielii umane. Structura, denumită Piele umană echivalentă cu hipoderma (HSEH), ar putea fi utilizată în studii pentru tratarea bolilor și leziunilor, cum ar fi rănile și arsurile, precum și în dezvoltarea de medicamente și produse cosmetice, fără a fi necesară testarea pe animale.
Procesul de producere a materialului, care este fabricat din celule stem (capabile să se transforme în diferite tipuri de celule) și celule primare (cultivate direct din țesuturi umane), este descris în revista Communications Biology de oamenii de știință de la Laboratorul național brazilian de bioștiințe (LNBio), parte a Centrului brazilian de cercetare în energie și materiale (CNPEM).
Lucrarea a fost prezentată la 27 noiembrie în cadrul unei sesiuni pe tema biotehnologiei, desfășurată la Madrid, în cadrul Săptămânii FAPESP Spania. Evenimentul, care s-a încheiat la 28 noiembrie la Facultatea de Medicină a Universității Complutense din Madrid (UCM), în regiunea Moncloa-Aravaca, a avut ca scop consolidarea legăturilor dintre cercetătorii din statul São Paulo și țarile europeneă pentru a promova parteneriatele de cercetare.
„Am reușit să dezvoltăm un model complet de piele cu trei straturi: epiderma, derma și hipoderma. În acest fel, am reușit să obținem un model al organului cu caracteristici foarte asemănătoare cu cele ale unei ființe umane”, a declarat pentru Agenția FAPESP Ana Carolina Migliorini Figueira, cercetător la LNBio-CNPEM și coordonator al proiectului.
Potrivit acesteia, modelele 3D de piele au fost explorate ca metodă alternativă la utilizarea animalelor, de exemplu, în testarea produselor cosmetice. Limitarea opțiunilor dezvoltate până în prezent este că acestea neglijează hipoderma – cel mai profund strat al pielii, care joacă un rol fundamental în reglarea proceselor biologice importante, cum ar fi hidratarea și diferențierea celulară.
Acest strat, format din celule adipoase (grase), joacă un rol activ în piele, influențând procese precum reglarea apei, dezvoltarea celulară și imunitatea, ceea ce îl face esențial pentru crearea unor modele de piele complete și funcționale.
Cercetătorii au utilizat tehnici de ingineria țesuturilor pentru a îmbunătăți tehnologia și au reușit să construiască un echivalent de piele umană cu grosime completă cu hipoderma pentru a crea un mediu mai apropiat de țesutul uman real, permițând o adeziune, proliferare și diferențiere celulară mai eficiente.
„Acest nou model de piele 3D cu stratul de hipodermă oferă o platformă in vitro mai precisă pentru modelarea bolilor și studiile toxicologice”, a concluzionat Figueira.
„Rezultatele testelor pe care le-am efectuat arată că hipoderma este esențială pentru modularea expresiei unei game largi de gene care sunt vitale pentru funcționalitatea pielii, cum ar fi cele legate de protecția și regenerarea țesuturilor”, a precizat ea.
Model de piele diabetică
Cercetătorii au folosit bioimprimarea 3D pentru a construi un model de piele bazat pe colagen, care servește drept matrice pentru interacțiunea celulară.
LNBio va produce pielea pentru propriile sale studii, dar va putea, de asemenea, să producă materialul pentru instituțiile de cercetare partenere. Ideea este de a contribui la dezvoltarea de grefe pentru tratarea rănilor și arsurilor.
Prin intermediul unui alt proiect, cercetătorii brazilieni intenționează să utilizeze această piele 3D mai realistă pentru a dezvolta un model de piele diabetică cu răni cronice și, în consecință, un pansament în acest scop.
Ideea este că cercetătorii de la LNBio vor putea vasculariza modelul de piele umană in vitro în trei straturi pentru a crea o versiune care să imite caracteristicile pielii persoanelor cu diabet, care pot avea răni greu de vindecat și riscă amputarea unui membru.
În prezent, un grup de cercetători olandezi afiliați Centrului Medical al Universității Radboud lucrează la dezvoltarea de noi biomateriale pentru a crea un pansament pentru tratarea rănilor diabetice.
„Scopul nostru, odată ce noul pansament este produs, este să îl testăm atât pe un model animal, cât și pe pielea diabetică umană pe care o vom dezvolta”, a explicat Figueira.
Fotografie a pielii umane echivalente cu hipodermă (HSEH) dezvoltată de cercetătorii de la Laboratorul Național de Biostiințe din Brazilia. Credit: LNBio, decembrie 2024.