"Macroporous nanowire nanoelectronic scaffolds for synthetic tissues". B. Tian, J. Liu, T. Dvir, L. Jin, J. H. Tsui, Q. Qing, Z. Suo, R. Langer, D. S. Kohane, C. M. Lieber. NATURE MATERIALS. In press. DOI: 10.1038/nmat3404
The development of three-dimensional (3D) synthetic biomaterials as
structural and bioactive scaffolds is central to fields ranging from
cellular biophysics to regenerative medicine. As of yet, these scaffolds
cannot electrically probe the physicochemical and biological
microenvironments throughout their 3D and macroporous interior, although
this capability could have a marked impact in both electronics and
biomaterials. Here, we address this challenge using macroporous,
flexible and free-standing nanowire nanoelectronic scaffolds (nanoES),
and their hybrids with synthetic or natural biomaterials. 3D macroporous
nanoES mimic the structure of natural tissue scaffolds, and they were
formed by self-organization of coplanar reticular networks with built-in
strain and by manipulation of 2D mesh matrices. NanoES exhibited robust
electronic properties and have been used alone or combined with other
biomaterials as biocompatible extracellular scaffolds for 3D culture of
neurons, cardiomyocytes and smooth muscle cells. Furthermore, we show
the integrated sensory capability of the nanoES by real-time monitoring
of the local electrical activity within 3D nanoES/cardiomyocyte
constructs, the response of 3D-nanoES-based neural and cardiac tissue
models to drugs, and distinct pH changes inside and outside tubular
vascular smooth muscle constructs.
El desarrollo de biomateriales sintéticos tridimensionales como soportes estructurales bioactivos es un tema central en áreas que van de la biofísica celular a la medicina regenerativa. A la fecha, estos soportes no son capaces de monitorear los microambientes fisicoquímicos y biológicos a través de su interior macroporoso tridimensional, sin embargo, de ser capaces, tendrían un fuerte impacto tanto en la electrónica como en los biomateriales. Aquí se trabaja en ese reto, utilizando soportes nanoelectrónicos de nanoalambres macroporosos, flexibles y libres (nanoES), y utilizando sus híbridos con biomateriales naturales y sintéticos. Los nanoES macroporosos tridimensionales imitan la estructura de los soportes de tejidos naturales, y son formados por la autoorganización, mediante presión y manipulación, de redes reticulares coplanares con redes matriciales bidimensionales. Los nanoES exhiben propiedades electrónicas robustas y han sido usados individualmente o en combinación con otros biomateriales como soportes extracelulares biocompatibles para el cultivo tridimensional de neuronas, cardiomiocitos y células musculares lisas. Es más, se muestra la capacidad de los nanoEs para realizar monitoreo integrado en tiempo real de la actividad eléctrica local en estructuras nanoES/cardiomiocitos tridimensionales, para la respuesta de modelos de tejido cardíaco y neuronal basados en nanoES tridimensionales ante medicamentos, y para los distintos cambios de pH que ocurren dentro y fuera de las estructuras tubulares de los músculos lisos.
No comments:
Post a Comment