Jak narządy wydrukowane w 3D mogą uratować życie pacjentów po przeszczepach

  • 02.05.2021, 13:12 (aktualizacja 02.05.2021, 13:58)
  • admin 24
Jak narządy wydrukowane w 3D mogą uratować życie pacjentów po przeszczepach
Ze względu na globalny niedobór narządów i ograniczoną liczbę dawców narządów tysiące pacjentów zostaje pozbawionych narządów i tkanek w przypadku poważnych urazów , chorób lub uwarunkowań genetycznych. Wielu z tych pacjentów umiera, zanim dostępne są przeszczepy .
  • Globalny niedobór narządów oznacza, że ​​wielu pacjentów umiera, zanim dostępne są przeszczepy.
  • Powstająca dziedzina zwana inżynierią tkankową zajmuje się produkcją sztucznych tkanek i substytutów narządów jako trwałych rozwiązań uszkodzeń narządów.
  • Badacze inżynierii biomedycznej opracowują trójwymiarowe tymczasowe struktury narządów zwane rusztowaniami.
  • Mogą one pomóc w regeneracji uszkodzonych tkanek i potencjalnie prowadzić do tworzenia sztucznych narządów.

 

 

Inżynieria tkankowa to wschodząca dziedzina, która zajmuje się produkcją sztucznych tkanek i substytutów narządów jako trwałych rozwiązań zastępujących lub naprawczych uszkodzeń.

Jako badacze inżynierii biomedycznej opracowujemy trójwymiarowe tymczasowe struktury narządów - zwane rusztowaniami - które mogą pomóc w regeneracji uszkodzonych tkanek i potencjalnie prowadzić do tworzenia sztucznych narządów. Tkanki te można również wykorzystać w różnych zastosowaniach inżynierii tkankowej, w tym w naprawie nerwów w strukturach zbudowanych z biomateriałów.

 

Tkanina drukarska

Około 22,6 miliona pacjentów rocznie wymaga interwencji neurochirurgicznych na całym świecie w celu leczenia uszkodzeń obwodowego układu nerwowego. Szkody te są głównie spowodowane traumatycznymi wydarzeniami, takimi jak wypadki samochodowe, przemoc, obrażenia w miejscu pracy lub trudne porody. Przewiduje się, że koszt globalnej naprawy i regeneracji nerwów osiągnie ponad 400 milionów dolarów do 2025 roku .

Obecne techniki chirurgiczne pozwalają chirurgom wyrównać końce nerwów i pobudzić ich wzrost. Jednak powrót do zdrowia w uszkodzonym układzie nerwowym nie jest gwarantowany, a powrót funkcji prawie nigdy nie jest całkowity.

Badania na zwierzętach na szczurach wykazały, że jeśli uraz niszczy więcej niż dwa centymetry nerwów , szczeliny nie można odpowiednio wypełnić i może spowodować utratę funkcji mięśni lub czucia. W tym stanie ważne jest, aby użyć rusztowania, aby połączyć dwie strony uszkodzonego nerwu, szczególnie w przypadku dużych urazów nerwu.

 

 

Biodruk 3D drukuje struktury 3D warstwa po warstwie , podobnie do drukarek 3D. Korzystając z tej techniki, nasz zespół badawczy stworzył porowatą strukturę składającą się z komórek nerwowych pacjenta i biomateriału do mostkowania uszkodzonego nerwu. Użyliśmy alginatu - pochodzącego z alg - ponieważ organizm człowieka go nie odrzuca.

Chociaż ta technika nie została jeszcze przetestowana na ludziach, po udoskonaleniu może pomóc pacjentom oczekującym na tkanki i narządy.

Materialne wyzwania

Alginat to trudny materiał do pracy, ponieważ łatwo zapada się podczas drukowania 3D. Nasze badania koncentrują się na opracowywaniu nowych technik poprawiających ich drukowność.

W przypadku naprawy nerwów alginian ma korzystne właściwości dla wzrostu i funkcji żywych komórek, ale jego słaba drukowność 3D znacznie ogranicza jego wytwarzanie. Oznacza to, że alginian łatwo przepływa podczas procesu drukowania, co powoduje zapadnięcie się struktury. Opracowaliśmy metodę produkcji, w której komórki są zawarte w porowatej strukturze alginianu, która jest tworzona za pomocą drukarki 3D.

W poprzednich badaniach wykorzystano techniki formowania do stworzenia masowego alginianu bez porowatej struktury, aby poprawić regenerację nerwów; komórki nie lubią tak solidnego środowiska . Jednak drukowanie 3D porowatej struktury alginianu jest trudne i często niemożliwe.

Nasze badania rozwiązują ten problem, drukując porowatą strukturę wykonaną z alginianu warstwa po warstwie zamiast formowanego luzem algiante; Taka struktura ma połączone pory i zapewnia przyjazne dla komórek środowisko. Komórki mogą łatwo komunikować się ze sobą i rozpocząć regenerację, podczas gdy alginian wydrukowany w 3D zapewnia im tymczasowe wsparcie.

Naukowcy dążą do wdrożenia drukowanych w 3D struktur dla pacjentów, którzy cierpią z powodu urazów nerwów, a także innych urazów.

 

Po wszczepieniu pacjentowi wytworzonej struktury alginianowej, głównym pytaniem jest, czy ma on wystarczającą stabilność mechaniczną, aby tolerować siły wywierane przez tkanki w organizmie. Opracowaliśmy nowatorski model numeryczny do przewidywania mechanicznego zachowania struktur alginianowych.

Nasze badania pomogą zrozumieć odpowiedź komórkową, która jest głównym czynnikiem, który należy wziąć pod uwagę przy ocenie sukcesu struktur alginianowych.

 

admin 24

Podziel się:

Oceń:

Komentarze (0)

Dodanie komentarza oznacza akceptację regulaminu. Treści wulgarne, obraźliwe, naruszające regulamin będą usuwane.


Pozostałe