Für Millionen können Rückenmarksverletzungen einen verheerenden Schlag für die Lebensqualität eines Menschen darstellen. Rückenmarkstraumata führen häufig zu lähmenden Mobilitätsproblemen oder verschiedenen Arten von Lähmungen im gesamten Körper. Ein Team von Mediziningenieuren an der Universität von Minnesota hat einekleines Gerät, das Patienten mit Rückenmarksverletzungen helfen könnte, Hoffnung zu finden.
Ihre 3D-gedruckte Anleitung besteht aus Silikon und kann spezialisierte Zellen aufnehmen, die helfen könnten, lebende Nervenzellen wieder zusammenzubringen. Allein in den USA leiden über 285.000 Menschen an Rückenmarksverletzungen, wobei jeweils 17.000 neue Verletzungen hinzukommenJahr. Dieses winzige neue Gerät könnte einen wichtigen Beitrag zur Verbesserung der Lebensqualität leisten.
Das Minnesota-Team veröffentlichte ihre Ergebnisse online in einer aktuellen Ausgabe der Erweiterte Funktionsmaterialien Tagebuch
"Dies ist das erste Mal, dass jemand in der Lage ist, neuronale Stammzellen, die aus adulten menschlichen Zellen stammen, direkt in 3D auf einem 3D-gedruckten Leitfaden zu drucken und die Zellen im Labor in aktive Nervenzellen differenzieren zu lassen", sagte Michael McAlpine, Ph.D. McAlpine war Mitautor der Studie und arbeitet als Benjamin Mayhugh Associate Professor für Maschinenbau an der Universität von Minnesota am College of Science and Engineering der Universität.
Die Innovation des Teams kam aus der Notwendigkeit heraus, erklärten die Forscher in einer Erklärung. Derzeit sind die Möglichkeiten für Patienten mit Rückenmarksverletzungen begrenzt und beinhalten normalerweise die Schmerzreduzierung, anstatt zu versuchen, die Verletzung selbst zu heilen.
"Dies ist ein sehr aufregender erster Schritt bei der Entwicklung einer Behandlung zur Unterstützung von Menschen mit Rückenmarksverletzungen", sagte Dr. Ann Parr, Mitautorin der Studie und Assistenzprofessorin an der medizinischen Fakultät der Universität von Minnesota indie Abteilung für Neurochirurgie und Stammzellinstitut. "Derzeit gibt es keine guten, präzisen Behandlungen für Menschen mit langfristigen Rückenmarksverletzungen."
Der Prozess zur Erstellung dieses 3D-gedruckten Blocks dauerte über zwei Jahre. Im Gegensatz zu anderen Zellbehandlungen starten die Forscher diesen neuen Prozess mit jeder Art von Zelle des Patienten. Anschließend programmieren sie die Zelle in eine neuronale Stammzelle um. Diese Stammzellen erhaltenDruck auf eine Silikonführung mit einer neuen 3D-Drucktechnik, mit der derselbe Drucker sowohl die Zellen als auch die Führung drucken kann. Die Anleitung stellt sicher, dass die Zellen am Leben bleiben, und erleichtert dann ihre Umwandlung in Neuronen.
"Alles kam zum richtigen Zeitpunkt zusammen", sagte Parr. "Wir konnten die neuesten in den letzten Jahren entwickelten Techniken des Zell-Bioengineering anwenden und diese mit modernsten 3D-Drucktechniken kombinieren."
Entwicklungsherausforderungen überwinden
Der Prototypenleitfaden der Forscher konnte chirurgisch in die Rückenmarksverletzung implantiert werden und die lebenden Zellen auf beiden Seiten der Verletzung mithilfe der Stammzellen überbrücken. Trotz der Verwendung der neuesten verfügbaren Technologie war der Prototyp für die Forscher nicht einfach.Obwohl nicht alle Zellen überlebten, lebten während des Prototyps genug, um ihn zu einer praktikablen Option für medizinische Zwecke zu machen.
"Der 3D-Druck derart empfindlicher Zellen war sehr schwierig", sagte McAlpine. "Der schwierige Teil besteht darin, die Zellen glücklich und lebendig zu halten. Wir haben verschiedene verschiedene Rezepte im Druckprozess getestet. 75 Prozent von den Zellen, die während des 3D-Druckprozesses leben und sich dann in gesunde Neuronen verwandeln lassen, ist ziemlich erstaunlich. "
Die nächsten Schritte für das Minnesota-Team und seine Prototypen umfassen weitere Tests und anschließend klinische Studien.
"Wir haben festgestellt, dass die Weitergabe von Signalen über die Verletzung die Funktionen für die Patienten verbessern kann", sagte Parr. "Es besteht die Auffassung, dass Menschen mit Rückenmarksverletzungen nur glücklich sind, wenn sie wieder laufen können. In Wirklichkeit wollen die meisten."einfache Dinge wie Blasenkontrolle oder in der Lage zu sein, unkontrollierbare Bewegungen ihrer Beine zu stoppen. Diese einfachen Funktionsverbesserungen könnten ihr Leben erheblich verbessern. "