Naukowcy z powodzeniem 3D Print and Implant Sztuczna tchawica bez rusztowań tkankowych na szczury

Jednakże, podejścia oparte na rusztowaniach, z wykorzystaniem sferoidów 3D ze złożonymi komórkami, istnieją i na tym właśnie pracują naukowcy.

Tchawica oczyszcza wydzieliny, wentyluje i utrzymuje wolne drogi oddechowe z obcych materiałów poprzez mechanizmy obronne, takie jak kaszel, i ogrzewa, nawilża i oczyszcza powietrze dla układu oddechowego. Tkanka stosowana do rekonstrukcji tchawicy musi być bardzo mocna, ponieważ musi utrzymywać się pod ciśnieniem dodatnim i ujemnym, a wiele sztucznych narządów dróg oddechowych nadal potrzebuje pomocy rusztowań, aby utrzymać niezbędną wytrzymałość i sztywność dróg oddechowych. < p> Zespół opublikował niedawno artykuł zatytułowany "Scaffold-free tachea regeneration by tissue engineering with bio-3D printing" w czasopiśmie Interactive Cardiovascular and Thoracic Surgery. Współautorami są Daisuke Taniguchi, Keitaro Matsumoto, Tomoshi Tsuchiya, Ryusuke Machino, Yosuke Takeoka, Abdelmotagaly Elgalad, Kiyofumi Gunge, Katsunori Takagi, Yasuaki Taura, Go Hatatchi, Naoto Matsuo, Naoya Yamasaki, Koichi Nakayama i Takeshi Nagayasu; wszyscy oprócz Nakayamy, który pochodzi z Uniwersytetu Saga, są związani z Graduate School of Biomedical Science Uniwersytetu Nagasaki.

Artykuł brzmi: "Obecnie większość sztucznych organów dróg oddechowych wciąż wymaga rusztowania; jednakże takie rusztowania wykazują kilka ograniczeń. Alternatywnie, zastosowanie autologicznej sztucznej tchawicy bez obcych materiałów i środków immunosupresyjnych może rozwiązać te problemy i stanowić preferowane narzędzie. Uzasadnieniem tego badania było opracowanie nowego podejścia do rusztowania dla sztucznej tchawicy przy użyciu technologii drukowania bi-3D. Oceniliśmy obwodową wymianę tchawicy za pomocą pozbawionych rusztowania tchawiczych przeszczepów generowanych z izolowanych komórek w modelu zwierzęcia wsobnego. "

W ramach eksperymentu naukowcy wyizolowali chondrocyty i mezenchymalne komórki macierzyste z 3 tygodni -małe samce szczurów F344 i zakupione komórki śródbłonka naczyń płucnych szczura. Wyizolowane komórki oceniano, a następnie trypsynizowano (proces dysocjacji komórek enzymem trypsyny, który rozkłada białka), przemyto, inkubowano i ponownie przemyto. Komórki następnie umieszczono na płytkach zawierających pożywkę wzrostową, a 72 godziny później spontanicznie zagregowały się w celu utworzenia sferoidów (kule komórek), które zostały użyte jako materiały do ​​bioprogramowania 3D.

"Zgodnie z projektem 3D, drukarka bio-3D umieściła sferoidy w zestawie igieł 9 × 9 w drukarce (3,2 mm indługość z każdej strony). Zewnętrzna średnica igły wynosiła 0,17 mm, a odległość między każdą igłą wynosiła 0,4 mm. Sferoidy zasysano za pomocą sterowanej robotycznie dyszy o średnicy 25-studzienkowej z płytki 96-studzienkowej i wprowadzano do układu igłowego, który był wykonany z wielu medycznych igieł ze stali nierdzewnej automatycznie pod kontrolą komputerową. W sumie do wytworzenia struktury rurowej 3D użyto 384 sferoidów. Po wydrukowaniu w trybie bio-3D drukowana sztuczna tchawica dojrzewała w bioreaktorze z perfuzją medium "- czytamy w artykule.

Bioprinter Regenova 3D generował sferoidy z kilkoma różnymi typami komórek w celu stworzenia struktur 3D , a uzyskane w ten sposób sztuczne sztucznie tchawice z drukowaniem 3D, bez rusztowania, dojrzewały w bioreaktorze, zanim zmierzono ich wytrzymałość mechaniczną i przeszczepiono do innego zestawu szczurów; stenty silikonowe zapobiegały ich zapadaniu, aż do uzyskania dobrego dopływu krwi. Po przeszczepach tchawicy naukowcy bacznie obserwowali szczury przez kilka tygodni, mierząc siłę wolnej od rusztów biopsji tchawicy, aby sprawdzić, czy dobrze się trzymają.

Zgodnie z dokumentem, nie zastosowano leki immunosupresyjne, ale ostre odrzucenie nie zostało zaobserwowane, co jest dobrą wiadomością. Zespół stwierdził, że ich trójwymiarowe, pozbawione rusztowania tchawice 3D "mogą być wykorzystywane jako przeszczepy tchawicy u szczurów", co oczywiście otwiera wiele możliwości ludzkiej regeneracji tchawicy.