Penn State Researchers 3D Print Porous Tissues

Bioprinting 3D wciąż ma wiele problemów, które trzeba opracować, zanim zobaczymy coś w rodzaju przeszczepionego narządu 3D. Jednym z problemów jest ustalenie, w jaki sposób rozwijać naczynia krwionośne w zadrukowanej lub zmodyfikowanej tkance, ale naukowcy z Penn State znaleźli alternatywę dla tego pomysłu, tworząc tkanki z mikroporami, które umożliwiają dyfuzję składników odżywczych i tlenu do rdzenia.

"Jednym z problemów związanych z wytwarzaniem tkanek jest to, że nie możemy ich powiększać" - powiedział Ibrahim T. Ozbolat, profesor nauk technicznych i mechaniki. "Komórki umierają, jeśli składniki odżywcze i tlen nie mogą dostać się do środka."

Stworzenie bloków budujących tkankę za pomocą mikroporów jest alternatywą dla unaczynienia lub wzrostu naczyń krwionośnych wewnątrz tkanki, według naukowców. Odnoszą się one do bloków budulcowych jako "porowatych pasm tkanek". Zaczęto od komórek macierzystych uzyskanych z ludzkiego tłuszczu i zmieszano je z porogenami alginianu sodu. Alginian sodu, który pochodzi z wodorostów, można nadrukować na drobne cząstki, które pozostawiają dziury lub pory w tkaninie tkanki po rozpuszczeniu. Naukowcy wykorzystali komórki macierzyste i alginian sodu do drukowania nici niezróżnicowanej tkanki, które następnie łączono, drukując je 3D obok siebie i nad sobą, tworząc plastry tkanki.

Naukowcy następnie odsłonięto tkankę do koktajlu chemicznego, który powoduje różnicowanie komórek macierzystych, umożliwiając przekształcenie komórek w kości lub chrząstki. Pory umożliwiają przepływ płynu do wszystkich komórek macierzystych. Zdaniem naukowców, nici były w stanie utrzymać 25 procent porowatości i 85 procent porów porów przez co najmniej trzy tygodnie.

"Te plastry można wszczepić w kości lub chrząstki, w zależności od tego, które komórki są, "Powiedział Ozbolat. "Mogą być stosowane w chorobie zwyrodnieniowej stawów, plastyce chirurgicznej, takiej jak chrząstka w przegrodzie nosowej, odbudowie stawu kolanowego i innych uszkodzeniach kości lub chrząstek."

Chrząstka jest łatwiejsza do wytworzenia niż kość, ponieważ w ludzkie ciało, chrząstka nie ma naczyń krwionośnych przez to przechodzących. Niektóre kości są naturalnie porowate, jednak porowatość w zmodyfikowanej tkance oznacza większy potencjał do naprawy lub zastąpienia naturalnej kości. Obecnie można wytwarzać tylko małe płaty tkanek, ale są one jeszcze łatwiejsze do wyprodukowania niż sztuczne tkanki na rusztowaniach.

Badania zostały udokumentowane w artykule zatytułowanym "Porowate pasma tkanki: beznaczyniowe bloki budulcowedo skalowalnego wytwarzania tkanek. "Praca ma wiele możliwości regeneracji kości i chrząstki, a naukowcy rozważają także zastosowanie swojej techniki do mięśni, tkanki tłuszczowej i innych tkanek.

Autorzy artykułu to: Yang Wu, Monika Hospodiuk, Weijie Peng, Hemanth Gudapati, Thomas Neuberger, Srinivas Koduru, Dino J. Ravnic i Ibrahim T. Ozbolat.