Прямая печать 3D тканей внутри тела
Трехмерная структура решетки ткани, имплантированной непосредственно в мягкую живую ткань. Предоставлено: Университет штата Огайо.

В телесериале Westworld части человеческого тела построены на роботизированных кадрах с использованием 3D-принтеров. Хотя 3D-принтеры все еще далеки от этого сценария, они все шире используются в медицине. Например, 3-D печать может использоваться для изготовления частей тела, таких как ортопедические суставы и протезы, а также части кости, кожи и кровеносных сосудов. Тем не менее, большинство этих тканей создаются в аппарате вне тела и хирургически имплантируются. Такая процедура может включать большие хирургические разрезы, повышенный риск инфицирования и увеличение времени выздоровления для пациента. И поскольку между созданием ткани и ее имплантацией пациенту проходит промежуток времени, могут возникнуть дополнительные осложнения. Чтобы предотвратить эти осложнения, команда ученых разработала технологию печати тканей непосредственно в теле.

Для производства искусственной ткани необходимы два основных компонента: (1) жидкие «био-чернила», которые состоят из материала основы, смешанного с живыми клетками, и (2) факторов роста, которые помогают клеткам расти, и развиваться в восстановленную ткань. При разработке тканей для прямой имплантации в организм следует учитывать и другие вещи: конструирование ткани должно проводиться при температуре тела (37 ° C), ткань должна эффективно прикрепляться к мягкой ткани живого органа и любым другим Процедурные меры не должны быть вредными для пациента. Одним из таких вредных шагов в современных методах является применение вредного ультрафиолетового света, необходимого для затвердевания сконструированной ткани.

Сотрудничество между Али Хадемхосейни, доктором философии, директором и генеральным директором Института Терасаки, Дэвидом Хоелзле, доктором философии, из факультета машиностроения и аэрокосмической техники государственного университета Огайо и доктором философии Амиром Шейхи из химико-технологического факультета Университета штата Пенсильвания выпустил био-чернила специального состава, предназначенные для печати непосредственно в теле.

«Этот состав био-чернил можно печатать 3-D при физиологической температуре, и его можно безопасно сшивать, используя видимый свет внутри тела». сказал первый автор Али Асгари Адиб, доктор философии. Чтобы построить ткань, они использовали роботизированную 3-D печать, которая использует роботизированное оборудование, прикрепленное к насадке. Био-чернила могут быть распределены через сопло, подобно тому, как труба для глазури выдавливает пишущий гель, только с высокой точностью, программируемым способом.

Команда также работала над методами прикрепления кусочков ткани, образованной этими био-чернилами, к мягким поверхностям. В экспериментах, пытаясь прикрепить ткань к кусочкам сырых куриных полосок и агарозы, команда использовала уникальную технику блокировки с использованием роботизированного 3-D принтера и специально разработанных био-чернил. Наконечник сопла был изменен, чтобы он мог проникать в мягкие поверхности и заполнять проколотое пространство био-чернилами по мере удаления; это создало якорь для конструкции ткани. Когда наконечник сопла достиг поверхности, он выдал дополнительный шарик био-чернил, чтобы «зафиксировать» якорь. «Механизм блокировки обеспечивает более прочное крепление каркасов к подложке из мягких тканей внутри тела пациента», — сказал Асгари Адиб.

Такие усовершенствования в тканевой инженерии способствуют обеспечению минимально инвазивных лапароскопических вариантов с более низким риском для таких процедур, как восстановление дефектов ткани или органа, инженерные/имплантированные пластыри для улучшения функции яичников или создание биофункциональных сеток для восстановления грыжи. , Такие варианты будут более безопасными для пациента, сэкономят время и будут более рентабельными. Дальнейшие изменения в дизайне тканевой инженерии и корректировка других условий могут увеличить потенциал для настройки, тем самым открывая путь к безграничным возможностям улучшения здоровья пациента.

«Разработка персонализированных тканей, способных противостоять различным травмам и недугам, очень важна для будущего медицины. Представленная здесь работа посвящена важной задаче создания этих тканей, поскольку она позволяет нам доставлять нужные клетки и материалы непосредственно в дефект в операционной, — сказал Хадемхосейни, — эта работа объединяет нашу платформу персонализированной технологии имплантатов в Институте Терасаки, которая направлена ​​на разработку подходов, которые учитывают изменчивость дефектов тканей у пациентов. «




Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *