Bioingenieure haben gedacht einer bahnbrechenden Technik für das 3D-Bioprinting von Organgeweben. Mit der neuartigen Methode können Wissenschaftler die komplexen Gefäßnetzwerke nachbilden, die die natürlichen Durchgänge des Körpers für Blut, Luft, Lymphe und andere lebenswichtige Flüssigkeiten nachahmen.
VERBINDUNG: DIESER PROZESS BAUT ORGANE EINEN TROPFEN AUF EINEN ZEITPUNKT
Drucken komplexer Gefäße
"Eine der größten Hürden bei der Herstellung von funktionellem Gewebeersatz war unsere Unfähigkeit, das komplexe Gefäßsystem zu drucken, das dicht besiedelte Gewebe mit Nährstoffen versorgen kann", sagte der Forschungsleiter Jordan Miller, Assistenzprofessor für Bioingenieurwesen an der Brown School of Engineering von Rice.
"Außerdem enthalten unsere Organe tatsächlich unabhängige Gefäßnetzwerke - wie die Atemwege und Blutgefäße der Lunge oder die Gallenwege und Blutgefäße in der Leber. Diese sich gegenseitig durchdringenden Netzwerke sind physikalisch und biochemisch miteinander verflochten, und die Architektur selbst ist eng miteinander verbundenUnsere ist die erste Bioprinting-Technologie, die sich direkt und umfassend mit der Herausforderung der Multivaskularisierung befasst. "
In diesem Zusammenhang ist Multivaskularisation wichtig, da Form und Funktion oft zusammengehören.
"Tissue Engineering hat seit einer Generation damit zu kämpfen", sagte Kelly. Stevens Assistenzprofessor für Bioingenieurwesen am UW College of Engineering, Assistenzprofessor für Pathologie an der UW School of Medicine und Forscher am UW Medicine Institute für Stammzellen- und Regenerative Medizin.
"Mit dieser Arbeit können wir jetzt besser fragen: 'Wenn wir Gewebe drucken können, die aussehen und jetzt sogar mehr wie die gesunden Gewebe in unserem Körper atmen, werden sie sich dann auch funktionell mehr wie diese Gewebe verhalten?' Dies ist eine wichtige Frage, denn wie gut ein bioprinted Gewebe funktioniert, beeinflusst, wie erfolgreich es als Therapie sein wird. "
Organtransplantation
Das Geschäft mit Transplantationsorganen in einer komplizierten, voller Hürden. Erstens besteht ein großer Bedarf an Organtransplantationen, die von menschlichen Transplantationen allein nicht gedeckt werden können. Mehr als 100.000 Menschen stehen auf Wartelisten für Transplantationenallein in den Vereinigten Staaten riskieren diejenigen, die Organe erhalten, immer noch die Abstoßung von Organen und müssen es sein zu immunsuppressiven Medikamenten .
Bioprinting hat das Potenzial, beide Probleme zu lösen, indem es Ärzten ermöglicht, Ersatzorgane aus den eigenen Zellen eines Patienten zu drucken. "Wir gehen davon aus, dass Bioprinting in den nächsten zwei Jahrzehnten ein wichtiger Bestandteil der Medizin wird", sagte Miller.
Die neue Open-Source-Technologie des Teams wird als "Stereolithographie-Gerät für Tissue Engineering" oder SLATE bezeichnet, und die Tests der Ergebnisse haben sich als sehr positiv erwiesen.
Experimente mit der lungenähnlichen Struktur ergaben beispielsweise, dass die Gewebe in der Lage waren, mit menschlichem Fluss und pulsierender Atmung umzugehen, ohne zu platzen. Außerdem konnten die roten Blutkörperchen Sauerstoff aufnehmen, während sie durch dieses 3D-gedruckte Netzwerk flossen.
Dies ist nicht das einzige Experiment, das die Forscher durchgeführt haben. Das Team implantierte auch 3D-gedruckte Gewebe, die mit primären Leberzellen beladen waren, in Mäuse. Das Ergebnis war, dass die Gewebe die Implementierung erfolgreich überlebten.
Jetzt planen die Forscher, viele weitere Optionen zu untersuchen. " Wir stehen erst am Anfang unserer Erforschung der Architekturen im menschlichen Körper ", sagte Miller." Wir müssen noch so viel mehr lernen. "
Die Forschung ist auf dem Cover der dieswöchigen Ausgabe von zu sehen Wissenschaft .