Wissenschaftler entwickeln 3d-drucker, der künstlichen knorpel produziert


Wissenschaftler entwickeln 3d-drucker, der künstlichen knorpel produziert

Ein neuer Hybrid-Drucker hat den Prozess der Herstellung von implantierbaren Knorpel, Forscher von Wake Forest Institute für Regenerative Medizin in der Zeitschrift berichtet vereinfacht Biofabrikation .

Die Autoren erklärten, dass sie einen großen Durchbruch beim Drucken von 3D-Gewebe erreicht haben. Mit ihrem System wird Knorpel "gedruckt".

Der Drucker wurde verwendet, um Knorpelkonstrukte herzustellen, die eventuell in bestimmte Bereiche von verletzten Patienten, wie Gelenke, implantiert werden könnten, um zu helfen, Knorpel zu umgehen.

Sie schufen einen Drucker-Hybrid, der eine Kombination aus zwei kostengünstigen Fertigungstechniken ist:

  • Eine Elektrospinnmaschine
  • Ein Tintenstrahldrucker

Ihr Material ist stärker und härter als andere Arten von künstlichem Knorpel

Die Wissenschaftler sagten, dass sie durch die Kombination dieser beiden Systeme eine Struktur aus synthetischen und natürlichen Materialien bauen konnten. Während die natürlichen Gelmaterialien eine Umgebung bereitstellen, in der Zellen wachsen können, sorgt das synthetische Material für die Festigkeit des Konstrukts.

Dieser Hybrid-Drucker wurde angepasst, um Knorpel zu drucken. Wissenschaftler hoffen, dass diese Art von gefertigten Knorpel schließlich in verletzte Patienten implantiert werden könnte. Foto vom Institut für Physik (veröffentlicht in der Zeitschrift Biofabrikation).

Sie haben es geschafft, in diesem Hybridsystem Knorpelkonstrukte herzustellen, die viel mechanischer stabil waren, verglichen mit denen, die ein Tintenstrahldrucker mit nur Gelmaterial produzieren konnte.

Sie fanden auch, dass die Konstrukte ihre funktionalen Eigenschaften sowohl im Labor als auch im realen Leben aufrechterhielten.

Die Elektrospinnmaschine verwendet einen elektrischen Strom, um extrem feine Fasern aus einer Polymerlösung zu erzeugen. Das Elektrospinnen erlaubt es, die Zusammensetzung der Polymere leicht zu kontrollieren, wodurch poröse Strukturen entstehen, die die Zellen dazu ermutigen, in das umgebende Gewebe einzubauen.

Co-Autor, James Yoo, M.D., Ph.D., sagte:

"Dies ist ein Beweis für die Konzeptstudie und veranschaulicht, dass eine Kombination von Materialien und Herstellungsverfahren dauerhafte implantierbare Konstrukte erzeugt. Zurzeit werden weitere Herstellungsverfahren, wie z. B. Robotersysteme, entwickelt, um die Herstellung von implantierbaren Gewebekonstrukten weiter zu verbessern."

Flexible Matten aus elektrogesponnenem synthetischem Polymer wurden mit einer Lösung von Knorpelzellen aus einem Kaninchenohr kombiniert. Die Matten wurden schichtweise mit den Knorpelzellen kombiniert, die unter Verwendung eines herkömmlichen Tintenstrahldruckers abgeschieden wurden. Die Matten waren 0,4 mm dick, mit einer Diagonale von 10 cm.

Sie messen ihre Stärke, indem sie sie mit verschiedenen Gewichten beladen. Eine Woche später testeten sie, um herauszufinden, ob die Knorpelzellen noch am Leben waren.

Testen der Konstrukte in einem realen Lebenssystem

Die Wissenschaftler setzten die Konstrukte für zwei, vier und acht Wochen in Mäuse ein, um festzustellen, wie gut sie in einem wirklichen Lebenssystem durchgeführt wurden. Innerhalb von acht Wochen nach der Implantation hatten die Konstrukte die Strukturen und Eigenschaften entwickelt, die typischerweise im elastischen Knorpel gefunden werden und ihr Einsatzpotential bei verletzten Menschen demonstrieren.

Die Knorpelkonstrukte könnten schließlich klinisch mit einer Blaupause aus einem MRT-Scan eines Knies angewendet werden, zum Beispiel, aus dem ein passendes Konstrukt entsteht. "Eine sorgfältige Auswahl von Gerüstmaterial für jedes Patientenkonstrukt würde es dem Implantat ermöglichen, mechanischen Kräften standzuhalten Während sie den neuen Knorpel ermutigen, den Defekt zu organisieren und zu füllen ", fügten sie hinzu.

Ingenieurknorpel aus pluripotenten Stammzellen

Forscher von Duke Medicine gelang es, Knorpel aus induzierten pluripotenten Stammzellen zu entwickeln, die angebaut und nach Gebrauch in der Reparatur von Gewebe von Patienten mit Osteoarthritis oder Verletzungen sortiert wurden.

Sie berichteten über ihre Ergebnisse Proceedings der Nationalen Akademie der Wissenschaften . Die Wissenschaftler fügten hinzu, dass iPSCs (induzierte pluripotenten Stammzellen) schließlich für Patienten mit spezifischen Knorpelgewebsverletzungen oder -defekten effektiv eingesetzt werden könnten.

Co-Autor, Farshid Guilak, PhD., Sagte:

"Diese Technik der Schaffung von induzierten pluripotenten Stammzellen - eine Leistung, die mit dem diesjährigen Nobelpreis in der Medizin für Shimya Yamanaka von der Kyoto Universität geehrt wird - ist ein Weg, um adulte Stammzellen zu nehmen und sie zu konvertieren, damit sie die Eigenschaften von embryonalen Stammzellen haben."

Die künstliche Herstellung von Blutgefäßen und Organen (Reportage) (Video Medizinische Und Professionelle 2019).

Abschnitt Probleme Auf Medizin: Medizinische übung