Simulación 3D del reticulado de hidrogeles base alginato para bioimpresión 3D

BERTUOLA M.

CABA

Simposio; Simposio Internacional "Avances en Medicina Regenerativa, Terapia Celular y Herramientas de Diagnóstico: de la Academia al Emprendimiento"; 2022

FACULTAD DE FARMACIA Y BIOQUÍMICA UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES

Los hidrogeles naturales se utilizan ampliamente para la bioimpresión en 3D de andamios que emulan la matriz extracelular de diferentes tejidos humanos; los geles a base de alginato se encuentran entre los más utilizados. La reticulación por los iones Ca2+ es un aspecto clave para conseguir una respuesta mecánica adecuada; la dinámica de este proceso ha sido reportada para los sistemas de alginato y alginato-gelatina [1,2], sin embargo, el modelado 3D de andamios de cualquier morfología, con parámetros de difusión calculados no se ha implementado aún.El objetivo de este trabajo fue estudiar la cinética del frente de reticulación y la difusión de los iones de calcio dentro de la matriz de un hidrogel de alginato-gelatina-ácido hialurónico (Alg-Gel-HA, denominada tinta) (4,5% m/v de cada polímero en PBS1X) utilizando un método sencillo y de bajo coste (grabación de vídeo y análisis de imágenes mediante ImageJ®).Primeramente, se determinó la tasa de reticulación de la tinta en un frente plano. Para ello las muestras se prepararon colocando una gota de tinta en un portaobjetos de vidrio, y presionando con un cubreobjetos hasta que la tinta alcanzara el borde del mismo. Cada muestra se montó sobre una base negra y se utilizó una cámara USB con luz roja para aumentar el contraste en el vídeo. Una vez iniciada la grabación de vídeo, se inyectó 0,5M de CaCl2 en un borde del cubreobjetos; la tinta se vuelve opaca a medida que el Ca2+ difunde. Se registró el frente de difusión/reticulación durante 40min, el avance del frente de reticulación (x) en el tiempo (t) se determinó utilizando el software imageJ. Se tuvo en cuenta que el proceso de difusión del calcio ocurre de tal forma que cuando difunde completamente a través de la tinta, se reticula la próxima sección. Este proceso se explica mediante la ecuación de difusión, donde la condición de contorno varia a medida que avanza el frente de reticulado [2], llegando a ajustarse los datos experimentales mediante la ecuación: 𝑥=𝑘√𝑡 , donde 𝑥 es la distancia (mm) de penetración del calcio y 𝑘 (mm.s-1) es la tasa de difusión/reticulación. Luego, la tasa de difusión/reticulación, 𝑘, se incluyó en un código numérico en Phyton, desarrollado para modelar cómo procede la reticulación en andamios de morfologías aleatorias, utilizando archivos .STL como entrada del código. Este modelo fue validado utilizando muestras reales.