Populære Innlegg

Redaksjonens - 2019

Forskere viser at det er mulig å trykke utskiftingsvev

Anonim

Ved hjelp av en sofistikert, skreddersydd 3D-skriver har regenerative medisinforskere ved Wake Forest Baptist Medical Center vist at det er mulig å skrive ut levende vevsstrukturer for å erstatte skadet eller sykt vev hos pasienter.

annonse


Rapportering i naturbioteknologi, forskerne sa at de skrev ut øre-, bein- og muskelstrukturer. Når de ble implantert i dyr, ble strukturen modnet til funksjonelt vev og utviklet et system av blodkar. Viktigst, disse tidlige resultatene indikerer at strukturen har riktig størrelse, styrke og funksjon for bruk hos mennesker.

"Denne nye vev- og orgelprinteren er et viktig fremskritt i vår søken etter å gjøre erstatningssvev til pasienter, " sa Anthony Atala, MD, direktør for Wake Forest Institute for Regenerative Medicine (WFIRM) og seniorforfatter på studien. "Den kan fremstille stabilt, menneskelig vev av enhver form. Med videreutviklingen kan denne teknologien potensielt brukes til å skrive ut levende vev og organstrukturer for kirurgisk implantering."

Med finansiering fra Forsvarets Institutt for Regenerativ Medisin, en føderalt finansiert innsats for å søke regenerativ medisin på slagmarkskader, har Atalas team som mål å implantere bioprinted muskel, brusk og bein hos pasienter i fremtiden.

Vevsteknikk er en vitenskap som har som mål å vokse erstatningssvikt og organer i laboratoriet for å løse mangelen på donert vev tilgjengelig for transplantasjoner. Presisjonen av 3D-utskrift gjør det til en lovende metode for å kopiere kroppens komplekse vev og organer. Imidlertid kan nåværende skrivere basert på jetting, ekstrudering og laserinducerte fremoveroverføring ikke produsere strukturer med tilstrekkelig størrelse eller styrke til å implantere i kroppen.

Det integrerte vævs- og organutskriftssystemet (ITOP), utviklet over 10 år av forskere ved Institutt for regenerativ medisin, overvinter disse utfordringene. Systemet avlaster både biologisk nedbrytbare plastlignende materialer for å danne vevet "form" og vannbaserte geler som inneholder cellene. I tillegg dannes en sterk, midlertidig ytre struktur. Utskriftsprosessen skader ikke cellene.

En stor utfordring med vevsteknikk er å sikre at implanterte strukturer lever lenge nok til å integreres med kroppen. Wake Forest Baptist-forskerne adresserte dette på to måter. De optimaliserte den vannbaserte "blekk" som holder cellene slik at den fremmer cellehelse og vekst, og de skriver ut et gitter av mikrokanaler gjennom hele strukturen. Disse kanalene tillater næringsstoffer og oksygen fra kroppen å diffundere inn i strukturene og holde dem i live mens de utvikler et system av blodårer.

Det har tidligere blitt vist at vevsstrukturer uten ferdige blodkar må være mindre enn 200 mikrometer (0, 007 tommer) for at celler skal overleve. I disse studiene overlevde en ørestruktur av barnstørrelse (1, 5 tommer) og viste tegn på vaskularisering ved en og to måneder etter implantasjon.

"Våre resultater tyder på at bioblek kombinasjonen vi brukte, kombinert med mikrokanaler, gir det rette miljøet for å holde cellene i live og for å støtte celle- og vevsvekst, " sa Atala.

En annen fordel ved ITOP-systemet er evnen til å bruke data fra CT- og MR-skanning til "skreddersy" vev for pasienter. For en pasient som mangler et øre, kan systemet for eksempel skrive ut en samsvarende struktur.

Flere proof-of-concept-eksperimenter viste egenskapene til ITOP. For å vise at ITOP kan generere komplekse 3D-strukturer, ble trykte, menneskelige mellomstore eksterne ører implantert under musens hud. To måneder senere var formen på det implanterte øret godt vedlikeholdt, og bruskvæv og blodkar hadde dannet seg.

For å demonstrere ITOP kan generere organiserte bløtvevstrukturer, ble trykt muskelvev implantert i rotter. Etter to uker bekreftet testene at muskelen var robust nok til å opprettholde sine strukturelle egenskaper, bli vaskularisert og indusere nervedannelse.

Og for å vise at konstruksjonen av en mannlig størrelse beinstruktur ble kjevefragmenter trykt ved hjelp av menneskelige stamceller. Fragmentene var den størrelse og form som var nødvendig for ansiktsrekonstruksjon hos mennesker. For å studere modning av bioprinted bein i kroppen ble trykte segmenter av skalleben implantert i rotter. Etter fem måneder hadde de bioprintede strukturer dannet vaskularisert benvev.

Løpende studier vil måle langsiktige resultater.

annonse



Historie Kilde:

Materialer levert av Wake Forest Baptist Medical Center . Merk: Innholdet kan redigeres for stil og lengde.


Tidsreferanse :

  1. Hyun-Wook Kang, Sang Jin Lee, I Kap Ko, Carlos Kengla, James J Yoo, Anthony Atala. Et 3D bioprintsystem for å produsere vevskonstruksjoner av menneskelig skala med strukturell integritet . Naturbioteknologi, 2016; DOI: 10, 1038 / nbt.3413