As células vivas podem perceber e responder à geometria de seu ambiente. "As células sentem e respondem à geometria das superfícies às quais estão expostas. Dependendo de sua curvatura, as superfícies podem encorajar as células a criar novos tecidos ou impedi-las de fazê-lo", diz Amir Zadpoor, professor de biomateriais e biomecânica de tecidos, supervisor de um estudo mostrando que a curvatura dos biomateriais inibe ou estimula as células ósseas a produzirem novos tecidos. "Estimular as curvaturas feitas por uma impressora 3D é uma maneira fácil e segura de promover o crescimento do tecido. Em comparação com os medicamentos, eles também são muito mais baratos".

Em placas de Petri , os pesquisadores cultivaram células ósseas cercadas por pequenos moldes feitos de biomateriais com os quais os pesquisadores têm experiência. Dependendo das curvaturas nos moldes, as células tendiam a crescer, dividir e formar tecidos em diferentes extensões.

Embora as formas curvas pareçam existir em infinitas variações, elas sempre caem aproximadamente em uma destas três categorias: uma bola que tem uma curvatura convexa , uma sela que tem uma curvatura côncava e uma placa que é plana. Um dos autores, professor assistente de Biomateriais Lidy Fratila-Apachitei, disse: "As células preferem uma forma de sela. Se perceberem uma forma de sela por perto, o crescimento é estimulado. O estudo também mostra que as células preferem vales a colinas".

O primeiro autor Sebastien Callens fez os experimentos e análises no estudo. "As células também têm um esqueleto, que consiste em fibras que estão sob tensão em diferentes graus. Como a tensão aumenta nessas fibras influencia fortemente o comportamento das células. Nosso estudo mostra que as células alinham coletivamente suas fibras de estresse com as curvaturas que experimentam para minimizar sua necessidade de se curvar. Pude ver que as células preferem se alinhar do que se curvar."

Você não pode ter apenas curvas de sela ao redor das células. Assim como os três ângulos de um triângulo sempre somam 180 graus, a soma de todas as curvaturas também deve ser igual a alguns números fundamentais. "Você sempre tem um orçamento limitado de formas de selim", diz Zadpoor. "Se você usa muita curvatura negativa em algum lugar, deve usar curvaturas positivas em outro lugar para manter a soma constante. Você precisa usar seu orçamento com sabedoria para estimular a regeneração máxima dos tecidos."

O estudo fornece orientação sobre a geometria ideal de biomateriais e implantes para maximizar a regeneração de tecidos. Os desenhos geométricos complexos necessários são feitos usando técnicas de impressão 3D de alta precisão para tornar as formas tão pequenas que são perceptíveis pelas células. Callens declarou: "Agora descobrimos novas regras de jogo pelas quais os biomateriais podem estimular o crescimento de tecidos. Em pesquisas de acompanhamento, tentaremos aplicar essas regras de maneira ideal."