Applications de Bioprinting

Bioprinting comporte l'utilisation de la technologie d'impression 3D d'établir des tissus et des organes.

Crédit : Hakat/Shutterstock.com

La première étape de bioprinting est de produire un modèle de l'organe utilisant des échantillons, la tomodensitométrie, et l'IRM de biopsie. Puis, un mélange de cellule et des éléments nutritifs (aussi appelés comme bioink) sont ajoutés à l'échafaudage dans une approche de couche-par-couche pour produire des structures comme un tissu.

Bioprinting met avec précision des cellules, des protéines, l'ADN, des particules de médicament, des facteurs de croissance et des particules biologiquement actives dans l'espace pour guider le rétablissement et la formation de tissu. Il a été appliqué à plusieurs domaines d'études, y compris le bureau d'études de tissu et le médicament régénérateur, la greffe et les cliniques, les analyses de dépistage des drogues et de haut-débit, et la cancérologie.

Bureau d'études de tissu et médicament régénérateur

Bioprinting des organes fonctionnels est une tâche provocante car il exige le lien au réseau vasculaire des artères, des veines, et des capillaires ; la constitution de la cellule variée tape à l'architecture complexe de tissu de forme ; intégrité mécanique et structurelle.

En dépit de ces contraintes, plusieurs tissus qui sont minces ou creux comme les vaisseaux sanguins et les tissus qui n'exigent pas le réseau vasculaire tel que le cartilage bioprinted avec succès. Pour se produire bioprinted le tissu cardiaque, les sphéroïdes de tissu des cellules endothéliales vasculaires humaines (HUVECs) et des cellules cardiaques ont été produites.

Après bioprinting, des sphéroïdes de tissu ont été protégés par fusible pour former une correction cardiaque battante de manière synchrone unique de tissu. Cependant, d'autres efforts sont exigés au technicien de tissu un tel l'organe structurellement et fonctionellement compliqué. Le bureau d'études de tissu du tissu de cartilage exige le dépôt spatial et temporel précis des cellules et des biomatériaux avec les configurations sophistiquées.

Bien que le progrès grand ait été accompli aux tissus stratifiés de cartilage articulaire de bioprint utilisant les chondrocytes différenciés par cellule souche, produire des cartilages avec différent structurel, bioméchanique et des propriétés biologiques est toujours un défi et un travail en cours.

Un autre domaine important dans le domaine du bureau d'études de tissu produit des valvules cardiaques, car elles ne possèdent pas la capacité de régénération et n'ont pas besoin d'être remontées par les homologues prothétiques mécaniques ou biologiques si endommagées. Les études ont prouvé que les géométries axisymétriques anatomiquement précises de valve aortique peuvent bioprinted.

Des études assimilées ont été entreprises en foie, poumon, pancréas, cerveau, et tissus de peau. Dans plusieurs cas, des organoids conçus de tissu ont été produits ; cependant, davantage de recherche est exigée pour produire une structure en trois dimensions mécaniquement stable et vascularly branchée.

Bioprinting pour la greffe de tissu

Plusieurs le tissu bioprinted tape, y compris le nerf, cardiaque, vaisseau sanguin, os et la peau, ont été transplantée dans des animaux pour étudier leur fonctionnalité dans un hôte. De telles études n'ont pas été réalisées chez l'homme pourtant en raison du manque d'approbations de FDA.

Cependant, des implants du plastique 3D-printed, céramiques ou métalliques pour le remontage de tissu osseux ont été avec succès exécutés. On n'a observé aucun effet inverse après la chirurgie. Les défis à transplanter bioprinted le tissu et les organes concernent reproduire le réseau vasculaire et la condition métabolique de l'organe.

Une des solutions de rechange à ce problème pourrait être bioprinting in situ du tissu et les éléments d'organe directement dans la défectuosité situe le tissu entier bioprinting plutôt à l'extérieur, maturating et les vérifiant in vitro avant la transplantation.  Bioprinting que le tissu in situ peut mener au recrutement des cellules endothéliales et de la constitution dedans au réseau vasculaire d'hôte.

Examen critique pharmaceutique et élevé de débit

La découverte de médicaments concerne vérifier le grand nombre des molécules de candidat qui exige un investissement énorme d'argent et de ressources humaines. les modèles de tissu bioprinted par 3D peuvent aider à vérifier l'efficacité des médicaments de candidat pendant qu'ils imitent attentivement le tissu indigène et peuvent être produits d'une façon de haut-débit par la fabrication dans les puces ADN.

Les tissus de Bioprinted peuvent être réglés pour leur taille et microarchitecture, capacité de haut-débit, capacité de Co-culture, et possèdent à faible risque de la contamination transversale. Par exemple, le modèle bioprinted de micro-organe de foie a été employé pour vérifier le métabolisme de médicament.

Cancérologie de Bioprinting

L'inconvénient majeur des modèles bidimensionnels de tumeur est qu'ils ne représentent pas l'environnement physiologique approprié pendant qu'ils manquent des interactions en trois dimensions avec les cellules et les substrats voisins. Ainsi, bioprinting offre un mode pour comprendre des interactions cellulaires dans les trois-cotes pour effectuer cliniquement des observations appropriées sur la pathogénie et la métastase de cancer.

Par exemple, des cellules du cancer de l'ovaire humain (OVCAR-5) et les fibroblastes MRC-5 bioprinted utilisant une plate-forme bioprinting basée sur jet d'encre. Supplémentaire, bioprinting sans échafaudage d'un modèle de cancer du sein a été montré où des cellules cancéreuses sont entourées par un milieu physiologique approprié de stromal comportant les cellules adipeuses GCS-différenciées, les fibroblastes mammaires, et les cellules endothéliales.

Ces tissus étaient viables pendant 2 semaines in vitro avec le compartimentage clair de différents types de tissu. Ce modèle a été alors employé pour étudier l'effet de différentes substances chimiothérapeutiques, y compris le tamoxifène.

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Last Updated: Feb 26, 2019

Dr. Surat P

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Dr. Surat P

Dr. Surat graduated with a Ph.D. in Cell Biology and Mechanobiology from the Tata Institute of Fundamental Research (Mumbai, India) in 2016. Prior to her Ph.D., Surat studied for a Bachelor of Science (B.Sc.) degree in Zoology, during which she was the recipient of an Indian Academy of Sciences Summer Fellowship to study the proteins involved in AIDs. She produces feature articles on a wide range of topics, such as medical ethics, data manipulation, pseudoscience and superstition, education, and human evolution. She is passionate about science communication and writes articles covering all areas of the life sciences.  

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