Ekskluzywne: 3D drukowane serduszko przedstawia obietnicę uzdrowienia uszkodzonych serc

W nowym studium zatytułowanym "Melt Electrowriting pozwala dostosować Microstrukturalną i mechaniczną konstrukcję rusztowań do postępu funkcjonalnej formacji tkanki osierdzia ludzkiego", grupa badaczy 3D wydrukowała pierwszy na świecie rozciągliwy ruszt z mikrofibry o sześciokątnej konstrukcji. Następnie dodano wyspecjalizowane komórki macierzyste o nazwie iPS-Cardiomyocyes, które zaczęły się kurczyć niestymulowane na rusztowaniu. Prace zostały następnie zademonstrowane na rzeczywistych sercach świń.

Rozmawialiśmy z autorami artykułu, aby dowiedzieć się więcej o technologii stosowanej przez naukowców i jej konsekwencjach dla przyszłości

Jakie zalety ma MEW w porównaniu z innymi technologiami?

"Melt Electrospin Writing (MEW) ma wyraźną przewagę nad innymi technologiami druku 3D dla aplikacji inżynierii tkankowej. MEW wykorzystuje powszechnie stosowane tworzywa termoplastyczne w inżynierii biomedycznej, w tym polikaprolakton (PCL). Zaletą tego podejścia jest to, że jesteśmy w stanie stworzyć mikrowłókna o średnicach często w zakresie 10 mikronów, ale również nanowłókna są również osiągalne. Aby to ująć w perspektywie, pojedyncze pasmo włosów wynosi około 50-100 mikronów. Drukowanie w takich rozdzielczościach pozwala nam naśladować macierzyste składniki macierzy pozakomórkowej (ECM) i umożliwia komórkom wiązanie się z małymi włóknami, które są podobne do włókienek kolagenowych. Dodatkowo MEW umożliwia kontrolę nad architekturą rusztowania, tworzenie rusztowań z wyrównanymi włóknami i kontrolowaną średnicą włókien. Ta specyficzna kontrola nad architekturą pozwala nam dostosowywać właściwości mechaniczne, stymulować wzrost komórek i kontrolować ruch składników odżywczych. Ponieważ możemy tak dobrze modyfikować właściwości rusztowań, są one często używane do wzmacniania hydrożelów (jako szkieletu), które są zazwyczaj znacznie słabsze i mniej wygodne. "

Jakie jest znaczenie twojego papieru?

"Opracowaliśmy łaty z kontrolowanymi sześciokątnymi strukturami z mikrowłókien, które miały unikalną elastyczność i właściwości odzyskiwania kształtu, co oznacza, że ​​łata może być wysoce zdeformowana bez utrzymywania uszkodzenia jej struktury lub komórek. Co więcej, takie nowe ścieżki umożliwiały dojrzewanie kurczliwych ludzkich kardiomiocytów pochodzących z iPSC, co jest przełomem w tworzeniu funkcjonalnego plastra, który mógłby pasować do dorosłego serca. Na koniec, dzięki elastyczności łatki, można ją skompresować i przepchnąć przez cewnik w celu dostarczenia in vivo przy minimalnie inwazyjnej chirurgii laparoskopowej. "

Dlaczego hydrożele na bazie kolagenu są takważne?

"Kolagen jest najobficiej występującym białkiem w ludzkiej tkance mięśnia sercowego iz tego powodu idealnym biomateriałem do zastosowania w inżynierii tkanek miokardium."

Jak blisko jesteśmy do korzystania z 3D drukowanie w warunkach klinicznych?

"Istnieją już doniesienia o implantach drukowanych 3D używanych w klinikach, głównie metalicznych lub ceramicznych do naprawy kości. Jednak w odniesieniu do naszych plastrów serca, które zawierają składniki pochodzenia biologicznego (nowe terapie komórkowe, iPSC), wierzymy, że będzie potrzebnych jeszcze kilka lat. Najpierw musimy wykazać skuteczność i bezpieczeństwo takiego podejścia w modelach zwierzęcych, które obecnie planujemy. Ponadto należy rozwiązać ważne problemy, takie jak integracja z otaczającymi tkankami: na przykład, obecnie plastry mogą ulegać autonomicznym zmianom, ale nie wiemy, czy będą zsynchronizowane z biciem serca po wszczepieniu. " < p> Jaką pracę będziesz wykonywać?

"Chcemy skoncentrować nasze wysiłki na prowadzeniu bardziej obszernych badań na zwierzętach, aby ocenić wykonalność i pokazać efekty funkcjonalne, takie jak poprawa czynności serca. Zamierzamy również uczynić łatki bardziej złożonymi, integrując inne typy komórek w łatce. "

Autorami publikacji są Miguel Castilho, Alain van Mil, Malachy Maher, Corina HG Metz, Gernot Hochleitner, Jürgen Groll, Pieter A. Doevendans, Keita Ito, Joost PG Sluijter i Jos Malda.