Forskere udvikle 3d-printer, der producerer kunstig brusk


Forskere udvikle 3d-printer, der producerer kunstig brusk

En ny hybridprinter har forenklet processen med at gøre implanterbar brusk, rapporterede forskere fra Wake Forest Institute for Regenerative Medicine i tidsskriftet Biofabrication .

Forfatterne forklarede, at de har opnået et stort gennembrud i trykning af 3D-væv. Med deres system er brusk "trykt".

Printeren blev brugt til fremstilling af bruskkonstruktioner, som i sidste ende kunne implanteres til bestemte områder af skadede patienter, såsom ledd, for at hjælpe genfødsel brusk.

De skabte en printerhybrid, som er en kombination af to lavkoststeknikker:

  • En elektrospinningsmaskine
  • En inkjet printer

Deres materiale er stærkere og hårdere iført andre former for kunstig brusk

Forskerne sagde, at de ved at kombinere disse to systemer kunne bygge en struktur lavet af syntetiske og naturlige materialer. Mens de naturlige gelmaterialer giver et miljø, hvor cellerne kan vokse, sikrer det syntetiske materiale styrken af ​​konstruktionen.

Denne hybridprinter blev indrettet til at udskrive brusk. Forskere håber, at denne slags fremstillet brusk eventuelt kunne blive implanteret til skadede patienter. Foto fra Institut for Fysik (offentliggjort i tidsskriftet Biofabrication).

De formåede at producere i dette hybridsystem bruskkonstruktioner, der var meget mere mekanisk stabile i forhold til dem, en blækstråleskriver kunne producere ved brug af bare gelmateriale.

De fandt også, at konstruktionerne opretholdt deres funktionelle egenskaber både i laboratoriet og i et virkelighedssystem.

Elektrospinningsmaskinen bruger en elektrisk strøm til at fremstille meget fine fibre fra en polymeropløsning. Elektrospinning gør det muligt at styre polymerernes sammensætning let, hvilket producerer porøse strukturer, der tilskynder celler til at indarbejde i omgivende væv.

Medforfatter, James Yoo, M.D., Ph.D., sagde:

"Dette er et bevis på konceptstudie og illustrerer, at en kombination af materialer og fremstillingsmetoder genererer holdbare implanterbare konstruktioner. Andre fremstillingsmetoder, såsom robotsystemer, udvikles for yderligere at forbedre produktionen af ​​implanterbare vævskonstruktioner."

Fleksible måtter fremstillet af elektrospun syntetisk polymer blev kombineret med en opløsning af bruskceller fra et kaninør. Måtterne blev kombineret lag for lag med bruskcellerne, som blev deponeret ved anvendelse af en traditionel inkjetprinter. Måtterne var 0,4 mm tykke, med en diagonal på 10 cm.

De målte deres styrke ved at indlæse dem med forskellige vægte. En uge senere testede de for at finde ud af, om bruskcellerne stadig levede.

Tester konstruktionerne i et virkelige livssystem

Forskerne indsatte konstruktionerne i mus i to, fire og otte uger for at bestemme, hvor godt de udførte i et virkelighedssystem. Inden for otte uger efter at være implanteret, havde konstruktionerne udviklet de strukturer og egenskaber, der typisk findes i elastisk brusk, hvilket demonstrerer deres potentiale til brug hos skadede mennesker.

Broskekonstruktionerne kunne efterhånden klinisk påføres ved hjælp af en blueprint fra en MR-scanning af et knæ, for eksempel hvorfra der kunne oprettes en matchende konstruktion. "Et omhyggeligt valg af stilladsmateriale til hver patients konstruktion ville gøre det muligt for implantatet at modstå mekaniske kræfter Samtidig med at opmuntre nye brusk til at organisere og udfylde fejlen, "tilføjede de.

Ingeniørbrusk fra pluripotente stamceller

Forskere fra Duke Medicine lykkedes at konstruere brusk fra inducerede pluripotente stamceller, som blev dyrket og sorteret til brug ved reparation af væv hos patienter med slidgigt eller skader.

De rapporterede deres resultater på Forsøg af National Academy of Sciences . Forskerne tilføjede, at iPSC'er (inducerede pluripotente stamceller) i sidste ende kunne anvendes effektivt til patienter med specifikke bruskvævskader eller -fejl.

Medforfatter, Farshid Guilak, PhD., Sagde:

"Denne teknik til at skabe inducerede pluripotente stamceller - en præstation hædret med dette års Nobelpris i medicin til Shimya Yamanaka fra Kyoto University - er en måde at tage voksne stamceller på og konvertere dem, så de har egenskaberne af embryonale stamceller."

Erick Thürmer om 3D-printede silicone trachea implanter (Video Medicinsk Og Professionel 2018).

Afsnit Spørgsmål På Medicin: Medicinsk praksis