I hvad der er blevet hyldet et gennembrud i regenerativ medicin, har forskere udviklet funktionelle øre-, ben- og muskelstrukturer ved hjælp af 3D-bioprinting teknologi.

Forskere brugte en ny 3D-printteknik til at opbygge et funktionelt menneskeligt øre.

Billedkredit: Wake Forest Baptist Medical Center

Forskerholdet fra Wake Forest Baptist Medical Center i Winston-Salem, NC, siger deres nye teknologi, der hedder ITOP-systemet (Integrated Tissue and Organ Printing), og de resulterende kreationer markerer "et vigtigt fremskridt" i voksende erstatningsvæv og Organer til patienttransplantation.

Seniorforsker Dr. Anthony Atala, direktør for Wake Forest Institute for Regenerative Medicine (WFIRM), og kollegaer forklarer, hvordan de skabte de 3D-trykte legemsdele i tidsskriftet Naturbioteknologi .

I de senere år har 3D-udskrivning vist sig som en lovende strategi for vækst af komplekse væv og organer, der kan replikere dem af menneskekroppen.

Dr. Atala og kollegaer bemærker dog, at de nuværende 3D-printere ikke kan producere humane væv og organer, der er stærke nok til at blive transplanteret i kroppen eller som kan overleve efter transplantation.

Holdet mener, at deres ITOP-teknologi kan hjælpe med at løse sådanne problemer.

Funktionelt øre, knogler og muskler skabt med ITOP

Forskerne har brugt de sidste 10 år til at udvikle ITOP-systemet.

3D-printteknologien kombinerer et biologisk nedbrydeligt plastmateriale og en optimeret vandbaseret gel. Plastet danner formen af ​​3D-strukturen, mens gelen indeholder vævsceller og opfordrer dem til at vokse.

3D-udskrifterne består også af mikrokanaler, som fungerer som en svamp for at opsuge kroppens næringsstoffer og ilt efter transplantation. Dette hjælper strukturerne overlever, da de udvikler et blodkar system, som de har brug for for at fungere i menneskekroppen.

Dette billede viser ITOP-systemet, der udskriver et kæbebenfragment.

Billedkredit: Wake Forest Baptist Medical Center

I deres studie brugte Dr. Atala og kolleger ITOP-systemet til at opbygge menneskelige ørestrukturer i babystørrelse - omkring 1,5 i - og implanterede dem under musens hud.

Inden for 2 måneder efter transplantationen havde øret strukturerne - hvis form var godt vedligeholdt - dannet bruskvæv og et system af blodkar.

Til sammenligning havde tidligere undersøgelser vist, at en 3D-trykt vævsstruktur uden et eksisterende blodkar system skulle være mindre end 200 mikron for at overleve i menneskekroppen.

"Vores resultater viser, at den bioblækkombination, vi brugte, kombineret med mikrokanalerne, giver det rigtige miljø for at holde cellerne i live og for at understøtte celle- og vævsvækst," siger Dr. Atala.

Forskerne brugte også ITOP-systemet og menneskelige stamceller til at bygge kæbebenfragmenter, som holdnoterne var den størrelse og form, der kræves til menneskelig ansigtsgenopbygning. Fem måneder efter at være implanteret i rotter, havde knoglefragmenterne dannet blodkar.

Desuden trykte forskerne muskelvæv og implanterede det på rotter. Vævet havde dannet blodkar og udløst nervedannelse i kun 2 uger, og dets strukturelle egenskaber blev opretholdt.

Teknologi åbner døren til personlig vævregenerering

Udover dets evne til at understøtte cellevækst og holde vævskonstruktioner i live fortæller teamet, at ITOP-systemet har en anden fordel: det kan bruge information fra computertomografi (CT) og magnetisk resonansbilleddannelse (MRI) scanning for at skabe strukturer, der er individuelle til Hver patient.

Taler til BBC News , Dr. Atala bruger eksemplet på en patient, der mangler et segment fra deres kæbeben.

"Vi ville bringe patienten ind, lave billeddannelsen, og så ville vi tage billeddataene og overføre det via vores software til at drive printeren for at skabe et stykke kæbeknog, der passer perfekt ind i patienten," forklarer han.

Kommenterer de mulige konsekvenser af deres resultater, tilføjer Dr. Atala:

Denne nye vævs- og orgelprinter er et vigtigt fremskridt i vores forsøg på at gøre erstatningssvæv til patienter. Den kan fremstille stabilt væv af human form i enhver form.

Med videre udvikling kan denne teknologi potentielt bruges til at udskrive levende væv og organstrukturer til kirurgisk implantation."

Holdets resultater bygger på dem fra en anden undersøgelse, de gennemførte i 2014, hvor de skabte lab-vokset vaginer ved brug af glatte muskelceller og vaginale epithelceller, der med succes blev transplanteret i fire kvinder.

Dr. Atala og kolleger noterede på det tidspunkt imidlertid, at en sådan teknik kan vise sig vanskelig for komplekse organer som lever og nyre. Men holdet siger, at deres nyeste teknologi viser, at brug af 3D-tryk til at bygge mere komplekst væv er muligt.

"I denne undersøgelse trykte vi en lang række vævsstyrker - fra muskler som et blødt væv til brusk og knogle som et hårdt væv, der viser en lang række vævsstyrker, er det muligt", siger Dr. Atala BBC News . "Håbet er at fortsætte arbejdet med disse teknologier til at målrette mod andre menneskers væv også."

Tidligere i denne måned, Medical-Diag.com Rapporteret om en undersøgelse, der afslører, hvordan en 3D-trykt benstruktur muliggør regenerering af naturligt væv.

ZEITGEIST: MOVING FORWARD | OFFICIAL RELEASE | 2011 (Video Medicinsk Og Professionel 2023).