Funktionale menschliche körperteile, die mit 3d-bioprinting-technik gebaut wurden


Funktionale menschliche körperteile, die mit 3d-bioprinting-technik gebaut wurden

In dem, was ein Durchbruch in der regenerativen Medizin gefeiert wurde, haben Wissenschaftler funktionale Ohr-, Knochen- und Muskelstrukturen mit Hilfe der 3D-Bioprinting-Technologie entwickelt.

Forscher verwendeten eine neuartige 3D-Drucktechnik, um ein funktionelles menschliches Ohr zu bauen.

Bildnachweis: Wake Forest Baptist Medical Center

Das Forscherteam aus dem Wake Forest Baptist Medical Center in Winston-Salem, NC, sagt ihre neuartige Technologie - benannt das System der integrierten Gewebe- und Orgeldrucke (ITOP) - und die daraus resultierenden Kreationen markieren einen wichtigen Fortschritt im wachsenden Ersatzgewebe und Organe für die Patiententransplantation.

Senior Student Autor Dr. Anthony Atala, Direktor des Wake Forest Institute für Regenerative Medicine (WFIRM), und Kollegen erklären, wie sie die 3D-gedruckten Körperteile in der Zeitschrift erstellt Natur Biotechnologie .

In den letzten Jahren hat sich der 3D-Druck als vielversprechende Strategie für das Wachstum komplexer Gewebe und Organe entwickelt, die die des menschlichen Körpers replizieren können.

Allerdings weisen Dr. Atala und Kollegen darauf hin, dass die derzeitigen 3D-Drucker keine menschlichen Gewebe und Organe produzieren können, die stark genug sind, um im Körper transplantiert zu werden oder die nach der Transplantation überleben können.

Das Team glaubt, dass ihre ITOP-Technologie jedoch helfen könnte, solche Probleme zu überwinden.

Funktionelles Ohr, Knochen und Muskel mit ITOP erstellt

Die Forscher haben die letzten 10 Jahre damit verbracht, das ITOP-System zu entwickeln.

Die 3D-Drucktechnologie vereint ein biologisch abbaubares, plastikartiges Material und ein optimiertes wasserbasiertes Gel. Der Kunststoff bildet die Form der 3D-Struktur, während das Gel Gewebezellen enthält und sie dazu ermutigt, zu wachsen.

Die 3D-Drucke bestehen auch aus Mikrokanälen, die als Schwamm fungieren, um die Nährstoffe und Sauerstoff des Körpers nach der Transplantation einzuweichen. Dies hilft den Strukturen, wie sie ein Blutgefäßsystem entwickeln, das sie benötigen, um im menschlichen Körper zu funktionieren.

Dieses Bild zeigt das ITOP-System, das ein Kieferknochenfragment druckt.

Bildnachweis: Wake Forest Baptist Medical Center

In ihrer Studie nutzten Dr. Atala und Kollegen das ITOP-System, um Baby-Größe menschliche Ohrstrukturen - rund 1,5 in - zu bauen und sie unter die Haut von Mäusen zu implantieren.

Innerhalb von 2 Monaten nach der Transplantation hatten die Ohrenstrukturen - deren Form gut gepflegt wurde - Knorpelgewebe und ein System von Blutgefäßen gebildet.

Zum Vergleich haben bisherige Untersuchungen gezeigt, dass eine 3D-gedruckte Gewebestruktur ohne ein bereits vorhandenes Blutgefäßsystem kleiner als 200 Mikrometer (0,007 in) sein musste, um im menschlichen Körper zu überleben.

"Unsere Ergebnisse zeigen, dass die von uns eingesetzte Bio-Tinten-Kombination, kombiniert mit den Mikrokanälen, die richtige Umgebung bietet, um die Zellen am Leben zu erhalten und das Zell- und Gewebewachstum zu unterstützen", sagt Dr. Atala.

Die Forscher nutzten auch das ITOP-System und die menschlichen Stammzellen, um Kieferknochenfragmente zu bauen, die die Teamanmerkungen für die menschliche Gesichtsrekonstruktion waren. Fünf Monate nach der Implantation in Ratten hatten die Knochenfragmente Blutgefäße gebildet.

Darüber hinaus druckten die Forscher Muskelgewebe und implantierten sie in Ratten. Das Gewebe hatte Blutgefäße gebildet und die Nervenbildung in nur 2 Wochen ausgelöst, und seine strukturellen Eigenschaften wurden beibehalten.

Technologie öffnet Tür zur personalisierten Geweberegeneration

Neben der Fähigkeit, das Zellwachstum zu unterstützen und die Gewebestrukturen lebendig zu halten, sagt das Team, dass das ITOP-System einen weiteren Vorteil hat: Es können Informationen aus Computertomographie (CT) und Magnetresonanztomographie (MRT) scannen, um Strukturen zu schaffen, die individuell sind Jeder Patient

Im Gespräch mit BBC News , Dr. Atala verwendet das Beispiel eines Patienten, der ein Segment fehlt aus ihrem Kieferknochen hat.

"Wir bringen den Patienten herein, machen die Bildgebung und dann nehmen wir die Bilddaten und übertragen sie durch unsere Software, um den Drucker zu fahren, um ein Stück Kieferknochen zu schaffen, das genau in den Patienten passen würde", erklärt er.

In Anbetracht der möglichen Auswirkungen ihrer Ergebnisse fügt Dr. Atala hinzu:

Dieser neuartige Gewebe- und Orgeldrucker ist ein wichtiger Fortschritt in unserem Streben, Ersatzgewebe für Patienten zu machen. Es kann stabiles, menschliches Gewebe irgendeiner Form herstellen.

Mit der Weiterentwicklung könnte diese Technologie potentiell dazu genutzt werden, lebende Gewebe- und Orgelstrukturen für die chirurgische Implantation zu drucken."

Die Ergebnisse des Teams basieren auf denen aus einer anderen Studie, die sie im Jahr 2014 durchgeführt haben, in denen sie mit Labor-gewachsenen Vaginas mit glatten Muskelzellen und vaginalen Epithelzellen, die erfolgreich in vier Frauen verpflanzt wurden erstellt.

Dr. Atala und Kollegen stellten fest, dass eine solche Technik für komplexe Organe wie Leber und Niere schwierig sein kann. Aber das Team sagt, dass ihre neueste Technologie zeigt, dass mit 3D-Druck, um komplexere Gewebe zu bauen ist machbar.

"In dieser Studie haben wir eine breite Palette von Gewebestärken gedruckt - von den Muskeln als weiches Gewebe bis Knorpel und Knochen als hartes Gewebe, das eine ganze Reihe von Gewebestärken zeigt, ist möglich", sagte Dr. Atala BBC News "Die Hoffnung ist, die Arbeit an diesen Technologien fortzusetzen, um auch auf andere menschliche Gewebe zu zielen."

Früher in diesem Monat, Medical-Diag.com Berichtete über eine Studie, die zeigt, wie eine 3D-gedruckte Knochenstruktur die Regeneration von natürlichem Gewebe ermöglicht.

ZEITGEIST: MOVING FORWARD | OFFICIAL RELEASE | 2011 (Video Medizinische Und Professionelle 2019).

Abschnitt Probleme Auf Medizin: Medizinische übung