3D wydrukowane patche naczyniowe ze wzorzystymi kanałami używanymi do wzrostu zorganizowanych naczyń krwionośnych u myszy

Wiele poważnych chorób, takich jak choroba tętnic obwodowych, udar, a nawet niewydolność serca, może wystąpić, gdy dochodzi do zaburzenia krążenia krwi do tkanek i narządów. Chociaż zabieg chirurgiczny jest opcją usunięcia blokad w większych naczyniach w nogach lub sercu, nie można tego zrobić w mniejszych, gdzie niestety większość obrażeń ma miejsce, które powoduje te warunki. / p>

Interdyscyplinarna grupa badawcza biologów, inżynierów i lekarzy, finansowana częściowo przez Narodowy Instytut Biomedycznego Obrazowania i Bioinżynierii (NIBIB), pracuje wspólnie nad opracowaniem drukowanego w 3D rozwiązania problemu niedokrwienia wywołanego przez uszkodzenie małych naczyń krwionośnych.

Zespół, kierowany przez Christophera Chena, MD, doktora, profesora inżynierii biomedycznej i założyciela Centrum Biologicznego Designu na Uniwersytecie w Bostonie, zaprojektował wydrukowane naszywki 3D, które są rozstawione, w różnych wzorach geometrycznych, z komórkami śródbłonka stymulującymi naczynia, które mogą faktycznie wytwarzać tkanki zmniejszające sieć naczyniową.

Już wcześniej widzieliśmy zalety opatrunków 3D z nadrukiem serca, ponieważ technologia nadal przynosi korzyścipotencjalny postęp w zrozumieniu zagadnień związanych ze zdrowiem układu krążenia i rozwijaniu możliwości leczenia. Badania tego zespołu opublikowano w czerwcu, a NIBIB ostatnio podzielił się innym spojrzeniem.

Wyniki opublikowano w artykule zatytułowanym "Sieci angiogenezy ukierunkowanej na 3D w bezpośrednim niedokrwieniu sieci naczyniowych" w Nature Biomedical Dziennik inżynierii; współautorami są T. Mirabella, JW MacArthur, D. Cheng, CK Ozaki, YJ Woo, MT Yang i Chen.

Poniższe uniwersytety i instytucje współpracowały nad tymi potencjalnie ratującymi życie badaniami: < / p>

"Wyniki tej współpracy są doskonałym przykładem na to, jak inżynierowie mogą wykorzystać wiedzę biologów i lekarzy o tym, jak nasze ciała pracują i wykorzystują te informacje do tworzenia praktycznych, innowacyjnych metod leczenia" - powiedziała dr Rosemarie Hunziker. Dyrektor programu NIBIB w inżynierii tkankowej.

Ponieważ nie ma możliwości chirurgicznego usunięcia niedrożności małych naczyń krwionośnych, opracowywane są inne strategie, które mogą skłonić nowych do rozwoju. Obejmuje to naśladowanie naturalnego procesu naprawy organizmu ludzkiego w miejscu, w którym naczyniowe komórki śródbłonka i czynniki wzrostu działają, aby skłonić nowe naczynia do wzrostu w reakcji na niebezpieczeństwo, co jest zrozumiałe, nie jest najłatwiejszą rzeczą na świecie.do.

Chen powiedział: "Wiemy, że kiedy czynniki wzrostu są wstrzykiwane do tkanki, indukują one kiełkowanie nowych naczyń krwionośnych, ale w zdezorganizowany wzór, który nie jest w stanie dostarczyć tlenu do tkanek niedokrwiennych. Naszym celem było wykorzystanie inżynierii, aby skierować wzrost nowych naczyń do uporządkowanej, funkcjonalnej sieci. "

Naukowcy zaprojektowali i zbudowali wydrukowane płaty naczyniowe (VP) z wydrukowanymi 3D i dodali kilka różnych wzorców kanałów do przewodnika tworzenie zorganizowanych naczyń krwionośnych. Kanały te są wyłożone komórkami śródbłonka, które indukują powstawanie nowych naczyń krwionośnych.

Wydruki 3D z różnymi wzorami kanałów testowano na modelu myszy z niedokrwieniem w tylnej, lewej nodze. Naukowcy wszczepili plastry wewnątrz szczeliny w nogę, gdzie usunięto odcinek tętnicy udowej, aby sprawdzić, czy będą w stanie nakłonić nowe naczynia krwionośne do wzrostu i wysłać tlen do stopy niedokrwiennej. Laserowe dopplerowskie obrazowanie zostało użyte do sprawdzenia, czy jakiekolwiek naczynia się formowały.

Pięć dni po operacji, witryny z łatami z prostymi rzędami kanałów okazały się mieć najlepsze wyniki, ponieważ wywołały zorganizowaną sieć naczynia do wzrostu i przywracania tlenu do stopy.

Chen powiedział: "Mimo że jesteśmy na bardzo wczesnym etapie tego projektu, jesteśmy zachęcani przez początkowe wyniki."

3D wydrukowana łata bez wzoru spowodowała, że ​​prawie żadne naczynia krwionośne się nie uformowały, podczas gdy wzorzysty wzór siatki przywrócił około 70% dotlenienie stopy. Określając, które wzory łatek mogłyby najbardziej stymulować wzrost naczyń krwionośnych, zespół pokazał, jak ich nowa technologia mogłaby, według NIBIB, "rozwiązać ten znaczący problem zdrowia publicznego".

Grupa Chena będzie kontynuowała swoją pracę z biologami i klinicystów, i próbują udoskonalić projekt wydrukowanych naszywek 3D, aby "zoptymalizować ich efektywność."

"Nie mogę wystarczająco podkreślić, że obecny i przyszły sukces tego projektu jest całkowicie zależny od partnerstwo inżynierów, biologów i klinicystów. Wszyscy jesteśmy podekscytowani tym, co można osiągnąć, gdy istnieje tak wiele różnorodnych, ale współzależnych ekspertyz, które koncentrują się na pokonaniu tego poważnego problemu zdrowia publicznego "- powiedział Chen