Ein team von Wissenschaftler von der Carnegie Mellon University hat ein Dokument veröffentlicht, in der Wissenschaft , dass die Angaben eine neue Technik ermöglicht jemand, um 3-D-bioprint-Gewebe-scaffolds aus Kollagen, dem wichtigsten Strukturprotein im menschlichen Körper. Dieses first-of-its-Kind-Methode bringt dem Gebiet des tissue Engineerings einen Schritt näher zu der Möglichkeit, 3-D-drucken Sie eine full-size -, Erwachsenen menschlichen Herzen.
Die Technik, bekannt als Freiform-Reversible Einbettung von Suspendierten Hydrogele (FRISCH), hat erlaubt den Forschern, zu überwinden viele Herausforderungen im Zusammenhang mit der vorhandenen 3-D-bioprinting Methoden, und zur Erreichung bisher unerreichter Auflösung und Genauigkeit mit weichen und lebendigen Materialien.
Jedes der Organe des menschlichen Körpers, wie das Herz, das aus speziellen Zellen, die zusammengehalten werden durch ein biologisches Gerüst namens der extrazellulären matrix (ECM). Dieses Netzwerk der ECM-Proteine stellt die Struktur und biochemische Signale, die die Zellen benötigen für die Durchführung Ihrer normalen Funktion. Aber bis jetzt war es nicht möglich, neu zu erstellen diese komplexe ECM-Architektur mit traditionellen biofabrication Methoden.
“Was wir gezeigt haben ist, dass wir drucken können Teile des Herzens aus Zellen und Kollagen in Teile, die wirklich funktionieren, wie eine Herzklappe oder einem kleinen schlagenden herzkammer”, sagt Adam Feinberg, professor für biomedical engineering (BME) und materials science & engineering an der Carnegie Mellon, dessen Labor diese Arbeit verrichtet. “Durch die Verwendung von MRT-Daten des menschlichen Herzens, waren wir in der Lage, genau zu reproduzieren die patientenspezifischen anatomischen Struktur und 3-D-bioprint Kollagen und humanen Zellen des Herzens.”
Über 4000 Patienten in den Vereinigten Staaten warten auf eine Herztransplantation, während Millionen andere weltweit müssen die Herzen aber sind nicht für die Warteliste setzen zu lassen. Die Notwendigkeit für Ersatz-Organe ist gewaltig, und neue Ansätze sind notwendig, um Ingenieur, künstliche Organe, die in der Lage sind, zu reparieren, zu ergänzen oder zu ersetzen langfristige Organfunktion. Feinberg, wer ist ein Mitglied der Carnegie-Mellon ‘ s von Biotechnologisch hergestellten Organe Initiative, arbeiten, um diese Herausforderungen zu meistern-mit einer neuen generation von biotechnologisch hergestellten Organen, die eng repliziert die Natürliche organ-Strukturen.
“Kollagen, ist äußerst wünschenswert, biomaterial zu 3-D-drucken mit, da macht es sich buchstäblich jedes einzelne Gewebe in Ihrem Körper”, erklärt Andrew Hudson, ein BME-Ph. D.-student im Feinberg ‘ s lab und co-erste Autor auf dem Papier. “Was macht es so schwer, die 3-D-drucken, jedoch, ist, dass es beginnt wie eine Flüssigkeit—so dass, wenn Sie versuchen, drucken Sie diese in der Luft, die es einfach bildet eine Pfütze auf dem build-Plattform. Wir haben also eine Technik entwickelt, die verhindert, dass er sich verformen.”
FRESH 3-D bioprinting Methode entwickelt, in der Feinberg ‘ s lab ermöglicht Kollagen abgelagert werden layer-by-layer innerhalb eines support Bad-gel, wodurch das Kollagen eine chance, sich zu festigen, bevor es entfernt von der support-Badewanne. Mit FRISCHE, die Unterstützung gel kann leicht geschmolzen, durch erhitzen das gel von Raumtemperatur auf Körpertemperatur, nachdem der Druck abgeschlossen ist. Auf diese Weise können die Forscher entfernen Sie die support-gel ohne Beschädigung der gedruckten Struktur aus Kollagen und Zellen.
Diese Methode ist wirklich spannend für den Bereich der 3-D bioprinting, weil es erlaubt, Kollagen-Gerüste, die gedruckt werden auf der großen Skala der menschlichen Organe. Und es ist nicht beschränkt auf, Kollagen, wie eine Breite Palette von anderen weiche Gele, einschließlich fibrin, Alginat und Hyaluronsäure 3-D bioprinted mit der FRISCHEN Technik, bietet eine robuste und anpassungsfähige Gewebe-engineering-Plattform. Wichtiger ist, die Forscher entwickelte open-source-designs, so dass nahezu jeder, von medizinischen Labors an der high school Wissenschaft Klassen, aufbauen können und Zugang zu low-cost, high-performance 3-D bioprinters.
Freu mich FRISCH hat Anwendungen in vielen Bereichen der regenerativen Medizin, von der Wunde Reparatur an der Orgel Bioingenieurwesen, aber es ist nur ein Stück von einem wachsenden biofabrication Feld. “Was wir wirklich sprechen, ist die Konvergenz der Technologien”, sagt Feinberg. “Nicht nur das, was mein Labor hat in bioprinting, aber auch aus anderen Laboren und kleine Unternehmen in den Bereichen stem cell science, machine learning, computer-simulation, sowie neue 3-D-bioprinting Hard-und software.”
