Team Ingenieure 3-D-funktionellen Knochen-Gewebe
Dr. Akhilesh K. Gaharwar, associate professor, hat eine sehr druckbare bioink als eine Plattform zum generieren von anatomisch-Skala funktionalen Geweben. Diese Studie wurde vor kurzem veröffentlicht in der American Chemical Society die verwendeten Materialien und Schnittstellen.
Bioprinting ist eine neue additive manufacturing-Ansatz, der nimmt Biomaterialien wie Hydrogele und kombiniert Sie mit Zellen und Wachstumsfaktoren, die dann gedruckt zu erstellen Gewebe-ähnliche Strukturen imitieren Natürliche Gewebe.
Eine Anwendung dieser Technologie könnte die Gestaltung der Patienten-spezifische Knochen-Transplantate, ein Bereich, der zunehmend das Interesse von Forschern und Klinikern. Verwaltung von Knochen Defekten und Verletzungen, die durch traditionelle Behandlungen eher langsam und teuer. Gaharwar, sagte, dass die Entwicklung von Ersatz-Knochen-Gewebe erstellen konnte spannende neue Behandlungen für Patienten, die an arthritis leiden, Knochenbrüchen, zahn-Infektionen und kraniofazialen Defekten.
Bioprinting erfordert Zell-beladenen Biomaterialien, kann der Durchfluss durch eine Düse wie eine Flüssigkeit, aber erstarren Sie fast so schnell wie Sie abgelagert sind. Diese bioinks handeln müssen, als die beiden Mobilfunkanbietern und strukturelle Komponenten, die Sie benötigt, um hoch bedruckbar, während die Bereitstellung einer robusten und Zelle-freundlichen mikroumgebung. Jedoch, aktuelle bioinks ausreichende Biokompatibilität, Bedruckbarkeit, strukturelle Stabilität und Gewebe-spezifische Funktionen benötigt, um zu übersetzen, diese Technologie in der präklinischen und clinal Anwendungen.
Um dieses Problem zu beheben, Gaharwar Forschungs-Gruppe ist führender Anstrengungen bei der Entwicklung modernster bioinks bekannt als Nanoengineered Ionisch-Kovalente Verschränkung (NICE) bioinks. SCHÖN bioinks sind eine Kombination von zwei Verstärkung Techniken (nonreinforcement und ionisch-kovalente Netzwerk), die zusammen mehr effektive Verstärkung, die Ergebnisse in einem viel stärkeren Strukturen.
Einmal bioprinting abgeschlossen ist, wird die Zelle-laden NETTE Netzwerke vernetzte, stärkere Gerüste. Diese Technik erlaubt es, die lab-zu produzieren full-scale -, Zelle-freundlichen Rekonstruktionen von teilen des menschlichen Körpers, einschließlich der Ohren, Blutgefäße, Knorpel und sogar Knochen-Segmenten.
Bald nach der bioprinting, die geschlossenen Zellen beginnen voller neuer Proteine, die Reich an Knorpel-wie extrazellulären matrix, die anschließend calcifies form eines mineralisierten Knochen über einen Zeitraum von drei Monaten. Fast 5 Prozent der diese gedruckt Gerüste bestanden aus Kalzium, die ähnlich wie die Spongiosa, das Netzwerk der schwammig Gewebe, das typischerweise in der vertebrale Knochen.
Um zu verstehen, wie diese bioprinted Strukturen induzieren der Differenzierung der Stammzellen, eine next-generation-genomics-Technik genannt, ganze Transkriptom-Sequenzierung (RNA-seq) verwendet wurde. RNA-seq eine Momentaufnahme der genetischen Kommunikation innerhalb der Zelle, die im gegebenen moment. Das team arbeitete mit Dr. Irtisha Singh aus Texas A&M Health Science Center, die diente als co-investigator.
„Der nächste Meilenstein in der 3-D-bioprinting ist die Reifung der bioprinted Konstrukte in Richtung der Erzeugung von funktionellen Geweben,“ Gaharwar sagte. „Unsere Studie zeigt, dass SCHÖNE bioink entwickelt in unserem Labor verwendet werden können, um Ingenieur 3-D-funktionalen Geweben Knochen.“