Wywiad z Dr. Vahidem Serpooshanem, który stworzył "Patch ataku serca" z pomocą drukowania 3D

Zespół naukowców pod kierunkiem dr Vahida Serpooshana, adiunkta inżynierii biomedycznej i pediatrii w Georgia Institute of Technology i Emory University School of Medicine, utworzył plastry z białkiem regeneracyjnym do leczenia zawału mięśnia sercowego (mięsień sercowy , część serca, która ulega uszkodzeniu podczas zawału serca). Według Georgia Institute of Technology łatka obejmie zawał tkanki za pomocą plastra kolagenowego w infuzji z białkiem zwanym FSTL1, który jest dopasowany do obszaru nieco większego niż martwa tkanka. Dr Serpooshan wykorzystał biopraktory do opracowania plastra za pomocą żelu kolagenowego. Łata wkrótce rozpocznie fazę przedkliniczną w Szkole Medycznej Emory University w Atlancie. W Europie trwa już badanie kliniczne nad wersją tego urządzenia z łatą. Może to potrwać kilka lat, zanim będą dostępne dla pacjenta. Laboratorium Dr. Serpooshan (które ma dwie siedziby zarówno na Uniwersytecie Emory, jak i Georgia Tech) wykorzystuje wielodyscyplinarne podejście do projektowania i rozwijania technologii inżynierii tkankowej w skali mikro / nano w celu wygenerowania funkcjonalnych tkanek i narządów. Firma 3DPrint.com skontaktowała się z dr. Serpooshanem w sprawie przełomowej pracy jego zespołu.

W jaki sposób drukowanie 3D pomogło w opracowaniu łaty?

Drukowanie 3D było ogromnym ułatwieniem w produkcji łaty na wiele sposobów. Umożliwiło nam to wprowadzenie układu naczyniowego wewnątrz łaty, czegoś, co nie byłoby dostępne w tradycyjnych technikach inżynierii tkankowej, ponieważ oferują naprawdę ograniczony potencjał do tworzenia złożonych, funkcjonalnych naczyń krwionośnych w grubych konstrukcjach tkanek 3D. Dodatkowo umożliwiło nam kontrolowane odkładanie różnych komórek, biomateriałów i cząsteczek w celu utworzenia heterogennych, złożonych struktur 3D, które ściśle naśladują natywną strukturę tkankową. Dostarczyło nam także danych dotyczących pacjenta i choroby: wykorzystujemy dane obrazowania MR lub TK uzyskane od pacjentów, aby stworzyć wydrukowane konstrukcje tkanek 3D, które dokładnie pasują do chorej lub uszkodzonej tkanki pacjenta. Wreszcie, technologie bioprintingu umożliwiły inżynierom tkankowym znaczne zwiększenie rozdzielczości i precyzji w różnych pracach związanych z produkcją tkanek, dzięki czemu medycyna precyzyjna jest jeszcze bardziej obiecująca.

Jakiej drukarki 3D używasz do tworzenia łatki? < p> Do tego projektu używamy głównie dwóch rodzajów biogramów 3D. System do bioprogramowania BioAssemblyBot firmy AdvancedSolutions Inc. (amerykańska firma w Louisville, Kentucky). Jest to TYLKO sześcioosiowa, robotyczna drukarka ramowa dostępna na rynku, o rozdzielczości do około 20 do 50 μm (mikrony). Drugim bioprinterem jest BIO-X ze szwedzkiej firmy biotechnologicznej Cellink, pioniera w dziedzinie bioprintingu.

Jak długo zajmie wyprodukowanie plastra?

Bioprodukcja plastra na serce istotna klinicznie skala zajmie około 15 do 30 minut, w zależności od liczby zaangażowanych typów komórek, układu naczyniowego i innych czynników. Dzięki temu w klinikach, miejmy nadzieję, że w niedalekiej przyszłości wezmą pacjentów z zawałem serca do kliniki, wykonają obrazowanie CT lub MR, przygotują model 3D uszkodzonej tkanki i wyślą go do biorejestratora, aby wyprodukować urządzenie dostosowane do tego urządzenia cierpliwy.

Czy istnieje już procedura zastosowania łaty?

Właściwie istnieje już procedura zastosowania poprawki. Stosujemy metodę lewostronnej torakotomii w celu uzyskania dostępu do powierzchni serca i zszywania łaty na nasierdziowej warstwie serca, pokrywającej obszar zawału mięśnia sercowego (zwany również atakiem serca). Obecnie trwają prace nad minimalizacją agresywności tego zabiegu chirurgicznego, potencjalnie przy użyciu technik opartych na cewniku.

Jakie są zalety stosowania kolagenu w plastrze?

Kolagen jest najobficiej występującym białkiem ludzkiego ciała. Białko to w dużym stopniu podtrzymuje żywotność, proliferację i funkcję komórek. Jest to biodegradowalne białko, które jest główną zaletą w zastosowaniach in vivo, ułatwiając terminową integrację implantu z tkanką gospodarza i unikanie długotrwałych powikłań immunogennych. Do naszych prac nad biografią 3D używamy metakrylanu żelatyny (gelMA). Żelatyna pochodzi z kolagenu (hydrolizowanego kolagenu) i ma podobne zalety. Główne zalety żelatyny do bioprogramowania plastrów serca obejmują: akceptowalną kompatybilność z komórkami serca (kardiomiocyty), przestrajalne biomimetyczne właściwości mechaniczne (sztywność), kontrolowalną szybkość degradacji i oczywiście doskonałą drukowność (właściwości reologiczne).

Jaki odsetek pacjentów z chorobami serca będzie korzystać z tego urządzenia?