Leverlignende enhed, via 3-D printer

(Phys.org) —Nanoingeniører ved University of California, San Diego har udviklet en 3D-trykt enhed inspireret af leveren til at fjerne farlige toksiner fra blodet.

Enheden, som er designet til at blive brugt uden for kroppen - ligesom dialyse - bruger nanopartikler til at fange poredannende toksiner, der kan beskadige cellemembraner og er en nøglefaktor i sygdomme, der skyldes dyrebid og stik, og bakterielle infektioner. Deres resultater blev offentliggjort den 8. maj i tidsskriftet Naturkommunikation .

Nanopartikler har allerede vist sig at være effektive til at neutralisere poredannende toksiner i blodet, men hvis disse nanopartikler ikke effektivt kan fordøjes, de kan samle sig i leveren og skabe risiko for sekundær forgiftning, især blandt patienter, der allerede har risiko for leversvigt. For at løse dette problem, et forskerhold ledet af nanoengineering professor Shaochen Chen skabte en 3D-trykt hydrogelmatrix til at huse nanopartikler, danner en enhed, der efterligner leverens funktion ved at registrere, tiltrække og fange toksiner, der ledes fra blodet. Enheden, som er i proof-of-concept-stadiet, efterligner leverens struktur, men har et større overfladeareal designet til effektivt at tiltrække og fange toksiner inde i enheden. I et in vitro -studie, enheden neutraliserede fuldstændigt poreformende toksiner.

"En unik egenskab ved denne enhed er, at den bliver rød, når toksinerne fanges, "sagde den første forfatter, Xin Qu, som er postdoc og arbejder i Chens laboratorium. "Konceptet med at bruge 3D-print til at indkapsle funktionelle nanopartikler i en biokompatibel hydrogel er nyt, "sagde Chen." Dette vil inspirere mange nye designs til afgiftningsteknikker, da 3D-udskrivning tillader brugerspecifik eller stedsspecifik fremstilling af meget funktionelle produkter, "Sagde Chen.

Chens laboratorium har allerede demonstreret evnen til at udskrive komplekse 3D-mikrostrukturer, såsom blodkar, på få sekunder ud af bløde biokompatible hydrogeler, der indeholder levende celler.

Chens biofremstillingsteknologi, kaldet dynamisk optisk projektion stereolitografi (DOPsL), kan producere den opløsning i mikro- og nanoskala, der kræves for at udskrive væv, der efterligner naturens finkornede detaljer, herunder blodkar, som er afgørende for distribution af næringsstoffer og ilt i hele kroppen. Biofabrikationsteknikken anvender et computerprojektionssystem og præcist kontrollerede mikrorefejle til at skinne lys over et valgt område af en opløsning, der indeholder fotofølsomme biopolymerer og celler. Denne fotoinducerede størkningsproces danner et lag fast struktur ad gangen, men på en kontinuerlig måde.