Forskere skaber hybridvævskonstruktion til bruskregenerering

Forskere fra Wake Forest Institute for Regenerative Medicine (WFIRM) har udviklet en metode til at bioprinte en type brusk, der en dag kan hjælpe med at genoprette knæfunktionen beskadiget af gigt eller skade.

Denne brusk, kendt som fibrobrusk, hjælper med at forbinde sener eller ledbånd eller knogler og findes primært i menisken i knæet. Menisken er den hårde, gummiagtig brusk, der fungerer som støddæmper i knæleddet. Degeneration af meniskvævet påvirker millioner af patienter, og artroskopisk partiel meniskektomi er en af ​​de mest almindelige ortopædiske operationer. Udover kirurgi, der er mangel på tilgængelige behandlingsmuligheder.

I denne seneste proof-of-concept-strategi, forskerne har været i stand til at 3-D bioprinte en hybridvævskonstruktion til bruskregenerering ved at printe to specialiserede bioblæk - hydrogeler, der indeholder cellerne - sammen for at skabe en ny formulering, der giver et cellevenligt mikromiljø og strukturel integritet. Dette arbejde udføres med det integrerede vævs- og organtryksystem, en 3-D bioprinter, der er udviklet af WFIRM-forskere over en 14-årig periode. Systemet aflejrer både biologisk nedbrydelige, plastiklignende materialer til at danne vævets "form" og bioblæk, der indeholder cellerne til at bygge nyt væv og organer.

"I dette studie, vi har været i stand til at producere en meget elastisk hybridkonstruktion til avanceret fibrobrusk regenerering, " sagde Sang Jin Lee, Ph.D, lektor ved WFIRM og forfatter til papiret for nylig udgivet af Materialernes kemi tidsskrift. "Resultaterne viser, at denne bioprintede konstruktion tilbyder et alsidigt og lovende alternativ til produktion af denne type væv."

Til studiet, Lee og WFIRM-forskerholdet testede forskellige formuleringer og målte respons på påførte kræfter eller spændinger, svulmningsforholdet og materialets styrke og fleksibilitet. Det ene gav det rette cellulære mikromiljø til at vedligeholde cellerne og hjælpe dem med at vokse, mens det andet bioblæk tilbød fremragende biomekanisk adfærd og strukturel integritet. Den endelige formel for de to anvendte bioblæk blev co-printet lag for lag for at skabe et mesh-lignende mønster. Konstruktionerne blev implanteret i en lille dyremodel til observation i 10 uger og evalueret i intermitterende tidsperioder, viser korrekt funktion.

"En større præklinisk undersøgelse vil være nødvendig for yderligere at undersøge kroppens respons og den funktionelle genopretning af leddet ved brug af denne regenerative medicinbehandling, " sagde James Yoo, MD, Ph.D., professor ved WFIRM.

"Vi har et stort behov for effektive behandlinger og terapier til at hjælpe patienter med at håndtere degenerative ledproblemer, især knæet, " sagde Anthony Atala, MD, direktør for WFIRM. "Denne proof-of-concept undersøgelse hjælper med at pege vores arbejde i den rigtige retning for en dag at være i stand til at konstruere dette afgørende væv, der er så vigtigt for patienter."