Forskare utveckla 3d-skrivare som producerar konstgjord brosk


Forskare utveckla 3d-skrivare som producerar konstgjord brosk

En ny hybridskrivare har förenklat processen att göra implanterbart brosk, rapporterade forskare från Wake Forest Institute for Regenerative Medicine i tidningen Biofabrication .

Författarna förklarade att de har uppnått ett stort genombrott vid tryckning av 3D-vävnad. Med sitt system är brusk "tryckt".

Skrivaren användes för att göra broskkonstruktioner som i slutändan skulle kunna implanteras till specifika områden av skadade patienter, såsom leder, för att hjälpa till med återfödning av brosk.

De skapade en skrivarhybrid som är en kombination av två lågkostnadsteknik:

  • En elektrospinningsmaskin
  • En bläckstråleskrivare

Deras material är starkare och hårdare än andra typer av konstgjord brosk

Forskarna sa att genom att kombinera dessa två system kunde de bygga en struktur gjord av syntetiska och naturliga material. Medan de naturliga gelmaterialen ger en miljö där celler kan växa, säkerställer det syntetiska materialet konstruktionens styrka.

Denna hybridskrivare var anpassad att skriva brusk. Forskare hoppas att denna typ av tillverkade brosk kan så småningom bli implanterad till skadade patienter. Foto från Institutet för fysik (publicerat i tidskriften Biofabrication).

De lyckades producera, i detta hybridsystem, broskkonstruktioner som var mycket mer mekaniskt stabila jämfört med dem en bläckstråleskrivare kunde producera med användning av bara gelmaterial.

De fann också att konstruktionerna behöll sina funktionella egenskaper i både laboratoriet och ett verkligt system.

Elektrospinnningsmaskinen använder en elektrisk ström för att generera extremt fina fibrer från en polymerlösning. Elektrospinnning medger att polymerernas sammansättning lätt kontrolleras, vilket ger porösa strukturer som uppmuntrar celler att införliva i omgivande vävnad.

Medförfattare, James Yoo, M.D., Ph.D., sa:

"Detta är ett bevis på konceptstudie och illustrerar att en kombination av material och tillverkningsmetoder genererar hållbara implanterbara konstruktioner. Andra tillverkningsmetoder, såsom robotsystem, utvecklas för närvarande för att ytterligare förbättra produktionen av implanterbara vävnadskonstruktioner."

Flexibla mattor, gjorda av elektrospun-syntetisk polymer, kombinerades med en lösning av bruskceller från ett kaninör. Mattorna kombinerades lag-för-lager med bruskcellerna som avsattes med en traditionell bläckstråleskrivare. Mattorna var 0,4 mm tjocka, med en diagonal på 10 cm.

De mättade sin styrka genom att ladda dem med olika vikter. En vecka senare testade de för att ta reda på om bruskcellerna fortfarande levde.

Testa konstruktionerna i ett verkligt system

Forskarna införde konstruktionerna i möss i två, fyra och åtta veckor för att bestämma hur bra de utförde i ett verkligt livssystem. Inom åtta veckor efter implantering hade konstruktionerna utvecklat strukturer och egenskaper som vanligtvis finns i elastisk brosk, vilket visar deras potential för användning hos skadade människor.

Brosk konstruktionerna kan så småningom vara kliniskt appliceras med användning av en plan från en MR-undersökning av ett knä, till exempel, från vilken en matchande konstruktion skulle kunna skapas. "Ett noggrant urval av strukturmaterialet för varje patients konstrukt skulle tillåta implantatet att motstå mekaniska krafter Samtidigt som man uppmuntrar till nytt brusk att organisera och fylla defekten, "tillade de.

Ingenjörskrok från pluripotenta stamceller

Forskare från Duke Medicine lyckades konstruera brosk från inducerade pluripotenta stamceller, vilka odlades och sorterades för användning vid reparation av vävnader hos patienter med artros eller skador.

De rapporterade sina fynd på Förlopp av National Academy of Sciences . Forskarna tillade att iPSCs (inducerade pluripotenta stamceller) i slutändan kunde användas effektivt för patienter med specifika bruskvävnadsskador eller defekter.

Medförfattare, Farshid Guilak, PhD., Sa:

"Denna teknik för att skapa inducerade pluripotenta stamceller - en prestation belönats med årets Nobelpris i medicin för Shimya Yamanaka av Kyoto University - är ett sätt att ta stamceller från vuxna och konvertera dem så att de har egenskaper embryonala stamceller."

ZEITGEIST: MOVING FORWARD | OFFICIAL RELEASE | 2011 (Video Medicinsk Och Professionell 2019).

Avsnitt Frågor På Medicin: Medicinsk praktik