Et skridt nærmere biotekniske erstatninger for skibe og kanaler

Et team af forskere fra Brigham og Women's Hospital har udviklet en måde at bioprinte rørformede strukturer på, der bedre efterligner oprindelige kar og kanaler i kroppen. 3-D bioprint-teknikken tillader finjustering af det printede vævs egenskaber, såsom antal lag og evne til at transportere næringsstoffer. Disse mere komplekse væv tilbyder potentielt levedygtige erstatninger for beskadiget væv. Holdet beskriver sin nye tilgang og resultater i et papir offentliggjort den 23. august i Avancerede materialer .

"Kroppen i kroppen er ikke ensartet, " sagde Yu Shrike Zhang, Ph.D., seniorforfatter på undersøgelsen og associeret bioingeniør i BWH's afdeling for medicin. "Denne bioprintmetode genererer komplekse rørformede strukturer, der efterligner dem i det menneskelige system med højere troskab end tidligere teknikker."

Mange lidelser beskadiger tubulært væv:arteritis, åreforkalkning og trombose beskadiger blodkar, mens urotelvæv kan lide af inflammatoriske læsioner og skadelige medfødte anomalier.

For at lave 3D-bioprinterens "blæk, "Forskerne blandede de menneskelige celler med en hydrogel, en fleksibel struktur sammensat af hydrofile polymerer. De optimerede hydrogelens kemi for at tillade de menneskelige celler at formere sig, eller "frø, " i hele blandingen.

Næste, de fyldte patronen på en 3-D bioprinter med denne bio-blæk. De forsynede bioprinteren med en brugerdefineret dyse, der ville give dem mulighed for kontinuerligt at printe rørformede strukturer med op til tre lag. Når rørene var udskrevet, forskerne demonstrerede deres evne til at transportere næringsstoffer ved at perfusionere væsker.

Forskerne fandt ud af, at de kunne udskrive væv, der efterligne både vaskulært væv og urotelvæv. De blandede menneskelige urotheliale og blære glatte muskelceller med hydrogelen for at danne urothelialvævet. For at udskrive det vaskulære væv, de brugte en blanding af menneskelige endotelceller, glatte muskelceller og hydrogelen.

De trykte rør havde forskellige størrelser, tykkelser og egenskaber. Ifølge Zhang, strukturel kompleksitet af bioprintet væv er afgørende for dets levedygtighed som erstatning for naturligt væv. Det er fordi naturlige væv er komplekse. For eksempel, blodkar består af flere lag, som igen er opbygget af forskellige celletyper.

Holdet planlægger at fortsætte prækliniske undersøgelser for at optimere bioblæksammensætningen og 3-D-printparametrene, før de testes for sikkerhed og effektivitet.

"Vi er i øjeblikket ved at optimere parametrene og biomaterialet yderligere, " sagde Zhang. "Vores mål er at skabe rørformede strukturer med tilstrækkelig mekanisk stabilitet til at opretholde sig selv i kroppen."