Gleich nach den Ankündigungen von Fortschritten im 3D-Druck in beiden Ländern Gehirngewebe und Band Schöpfung, kommt eine weitere Innovation auf dem sich ständig weiterentwickelnden Gebiet der menschlichen Organentwicklung. University of Colorado Boulder CU Boulder Ingenieure haben eine neuartige 3D-Bioprinting-Methode mit potenziellen biomedizinischen Anwendungen wie der Konstruktion funktionierender künstlicher Arterien und Organgewebe vorgestellt.
Strukturiert aber biegsam
Das neue Verfahren ermöglicht eine feinkörnige, lokalisierte Kontrolle der Festigkeit eines Objekts, mit der die komplexe Geometrie spezialisierter Organgewebe wie Blutgefäße ordnungsgemäß wiederhergestellt werden kann. Das Ergebnis sind künstliche Gefäße, die dieselbe hoch strukturierte und dennoch biegsame Natur aufweisen wiedas echte Ding!
"Die Idee war, 3D-Strukturen unabhängige mechanische Eigenschaften hinzuzufügen, die das natürliche Gewebe des Körpers nachahmen können", sagte in a Aussage Xiaobo Yin, außerordentlicher Professor an der Fakultät für Maschinenbau der CU Boulder und leitender Autor der Studie. "Mit dieser Technologie können wir Mikrostrukturen erstellen, die für Krankheitsmodelle angepasst werden können."
Die Forscher hoffen, dass ihre Innovation eines Tages genutzt werden könnte, um Menschen mit einer Vielzahl von Gefäßerkrankungen verbesserte und individuellere Behandlungsmöglichkeiten zu bieten. Der Ansatz ist nicht ganz neu.
Da verhärtete Blutgefäße seit langem Patienten mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen plagen, wurde lange nach lebensfähigen Ersatzteilen für Arterien und Gewebe gesucht. Bisher war die Suche jedoch größtenteils erfolglos.
CU Boulder ' s Team versuchte, frühere Hindernisse zu überwinden, die bei den erfolglosen Bemühungen früherer Arbeiten aufgetreten waren, indem es die einzigartige Wirkung von Sauerstoff auf die endgültige Form einer 3D-gedruckten Struktur ausnutzte, die bisher eher unerwünscht war. "Sauerstoff ist normalerweise eineDas Schlimme daran ist, dass es zu einer unvollständigen Aushärtung führt ", erklärte Yonghui Ding, Postdoktorand im Maschinenbau und Hauptautor der Studie.
Sauerstoffverbrauch überdenken
Ding und sein Team haben ihren Prozess jedoch angepasst, um eine strenge Kontrolle der Sauerstoffmigration und der Belichtung zu gewährleisten. Dies führte zu einer überlegenen Fähigkeit, zu bestimmen, wo ein Objekt in einem härteren oder weicheren Zustand erstarren würde, ohne seine Gesamtgeometrie zu beeinträchtigen.
"Hier verwenden wir eine Schicht, die eine feste Geschwindigkeit der Sauerstoffpermeation ermöglicht", fügte Ding hinzu. "Dies ist eine tiefgreifende Entwicklung und ein ermutigender erster Schritt in Richtung unseres Ziels, Strukturen zu schaffen, die so funktionieren, wie eine gesunde Zelle funktionieren sollte."
Die Forscher testeten ihren Ansatz an mehreren gedruckten Strukturen und stellten fest, dass sie Objekte mit identischer Form, Größe und Material, aber unterschiedlichen Stangensteifigkeiten erzeugen konnten. Noch besser ist, dass der Drucker mit Biomaterialien arbeiten kann, die so klein wie eine Größe von sind. 10 Mikrometer ein Zehntel der Breite eines menschlichen Haares.
Jetzt arbeitet das Team daran, die Fähigkeiten des Bioprinters weiter zu verbessern, um ihn ideal für den erforderlichen biomedizinischen Bereich zu machen. "Die Herausforderung besteht darin, einen noch feineren Maßstab für die chemischen Reaktionen zu schaffen", sagte Yin. "Aber wir sehen enormChance für diese Technologie und das Potenzial für die Herstellung künstlichen Gewebes. "
Die Studie wurde kürzlich in der Zeitschrift veröffentlicht Naturkommunikation.