3-D-printede væv kan holde atleter i aktion

Biovidenskabsfolk bevæger sig tættere på 3-D-printede kunstige væv for at hjælpe med at helbrede knogler og brusk, der typisk er beskadiget i sportsrelaterede knæskader, ankler og albuer.

Forskere ved Rice University og University of Maryland rapporterede om deres første succes ved konstruktion af stilladser, der replikerer de fysiske karakteristika af osteochondralt væv - dybest set, hård knogle under et sammentrykkeligt lag brusk, der fremstår som den glatte overflade på enderne af lange knogler.

Skader på disse knogler, fra små revner til stykker, der brækker af, kan være smertefuldt og ofte stoppe atleternes karriere i deres spor. Osteochondrale skader kan også føre til invaliderende gigt.

Gradienten af ​​brusk-i-knogle og dens porøsitet har gjort det vanskeligt at reproducere i laboratoriet, men Rice-forskere ledet af bioingeniør Antonios Mikos og kandidatstuderende Sean Bittner har brugt 3-D-print til at fremstille, hvad de mener i sidste ende vil være et passende materiale til implantation.

Deres resultater rapporteres i Acta Biomaterialia .

"Atleter er uforholdsmæssigt meget påvirket af disse skader, men de kan påvirke alle, sagde Bittner, en tredjeårs bioingeniørstuderende ved Rice, en National Science Foundation-stipendiat og hovedforfatter af papiret. "Jeg tror, ​​at dette vil være et stærkt værktøj til at hjælpe folk med almindelige sportsskader."

Nøglen er at efterligne væv, der gradvist skifter fra brusk (kondralt væv) ved overfladen til knogle (osteo) nedenunder. Biomaterials Lab på Rice trykte et stillads med tilpassede blandinger af en polymer til førstnævnte og en keramik til sidstnævnte med indlejrede porer, der ville tillade patientens egne celler og blodkar at infiltrere implantatet, til sidst tillader det at blive en del af den naturlige knogle og brusk.

"For det meste, sammensætningen vil være den samme fra patient til patient, " sagde Bittner. "Der er porøsitet inkluderet, så vaskulatur kan vokse ind fra den oprindelige knogle. Vi skal ikke selv fabrikere blodkarrene«.

Fremtiden for projektet vil involvere at finde ud af, hvordan man udskriver et osteochondralt implantat, der passer perfekt til patienten og tillader det porøse implantat at vokse ind i og strikke med knoglen og brusken.

Mikos sagde, at samarbejdet er en stor tidlig succes for Center for Engineering Complex Tissues (CECT), et National Institutes of Health center i Maryland, Rice og Wake Forest School of Medicine udvikler bioprintværktøjer til at løse grundlæggende videnskabelige spørgsmål og omsætte ny viden til klinisk praksis.

"I den sammenhæng det, vi har gjort her, er virkningsfuldt og kan føre til nye løsninger til regenerativ medicin, " sagde Mikos.