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Applicazioni di Bioprinting

Bioprinting comprende l'uso della tecnologia di stampa 3D sviluppare i tessuti e gli organi.

Credito: Hakat/Shutterstock.com

Il primo punto di bioprinting è di creare un modello dell'organo facendo uso dei campioni di biopsia, della scansione di CT e di MRI. Poi, una miscela della cella e le sostanze nutrienti (anche chiamate come bioink) si aggiungono all'impalcatura in un approccio del livello-da-livello per generare le strutture del tipo di tessuto.

Bioprinting colloca precisamente le celle, le proteine, il DNA, le particelle della droga, i fattori di crescita e le particelle biologicamente attive nello spazio per guidare la generazione e la formazione del tessuto. Si è applicato a parecchi campi di studio, compresi assistenza tecnica del tessuto e medicina, trapianto e cliniche, analisi della selezione della droga e di alto-capacità di lavorazione e ricerca sul cancro a ricupero.

Assistenza tecnica del tessuto e medicina a ricupero

Bioprinting degli organi funzionali è un compito provocatorio poichè richiede la connessione alla rete vascolare delle arterie, dei filoni e dei capillari; l'incorporazione di varia cella digita all'architettura complessa del tessuto del modulo; integrità meccanica e strutturale.

Malgrado questi vincoli, parecchi tessuti che sono sottili o vuoti quali i vasi sanguigni ed i tessuti che non richiedono il sistema vascolare quale cartilagine bioprinted con successo. Per generare bioprinted il tessuto del cuore, le sferoidi del tessuto delle celle endoteliali vascolari umane (HUVECs) e le celle cardiache sono state generate.

Dopo avere bioprinting, le sferoidi del tessuto sono state fuse per formare una singola toppa cardiaca contemporaneamente battente del tessuto. Tuttavia, ulteriori sforzi sono richiesti strutturalmente all'ingegnere del tessuto tale e dal punto di vista funzionale sono complicati organo. L'assistenza tecnica del tessuto del tessuto della cartilagine richiede il deposito spaziale e temporale preciso delle celle e dei biomateriali con i reticoli specializzati.

Sebbene i grandi progressi siano stati realizzati ai tessuti articolari della cartilagine stratificati bioprint facendo uso dei chondrocytes differenziati cellula staminale, creanti le cartilagini con strutturale differente, i beni biomeccanici e biologici sono ancora una sfida e un lavoro in corso.

Un'altra area importante nel campo di assistenza tecnica del tessuto sta creando le valvole cardiache, poichè non possiedono la capacità di rigenerazione e non devono essere sostituite dalle controparti prostetiche meccaniche o biologiche se nocive. Gli studi hanno indicato che le geometrie axisymmetric anatomicamente accurate della valvola aortica possono essere bioprinted.

I simili studi sono stati intrapresi in fegato, in polmone, in pancreas, in cervello e nei tessuti dell'interfaccia. In parecchi casi, i organoids costruiti del tessuto sono stati generati; tuttavia, ulteriore ricerca è richiesta per creare una struttura tridimensionale meccanicamente stabile e vascularly connessa.

Bioprinting per trapianto del tessuto

Parecchio tessuto bioprinted digita, compreso il nervo, cardiaco, il vaso sanguigno, osso e l'interfaccia, è stata trapiantata negli animali per studiare la loro funzionalità all'interno di un host. Tali studi non sono stati svolti in esseri umani eppure dovuto mancanza di approvazioni di FDA.

Tuttavia, gli innesti ceramici o metallici della plastica 3D-printed, per l'intervento plastico dell'osso sono stati eseguiti con successo. Nessun effetto contrario è stato osservato dopo l'ambulatorio. Le sfide da trapiantare bioprinted il tessuto e gli organi comprendono ripiegare il sistema vascolare e lo stato metabolico dell'organo.

Una delle alternative a questo problema potrebbe essere bioprinting in situ del tessuto e le costruzioni dell'organo direttamente nel difetto colloca l'intero tessuto piuttosto bioprinting fuori, maturating e verificando in vitro prima del trapianto.  Bioprinting che il tessuto in situ può piombo ad assunzione delle celle endoteliali e dell'incorporazione dentro al sistema vascolare ospite.

Selezione farmaceutica ed alta di capacità di lavorazione

La scoperta della droga comprende verificare il grande numero delle molecole del candidato che richiede un investimento enorme di moneta e delle risorse umane. i modelli del tessuto bioprinted 3D possono assistere nel verificare l'efficacia delle droghe del candidato mentre imitano molto attentamente il tessuto indigeno e possono essere creati in un modo di alto-capacità di lavorazione da montaggio nei microarrays.

I tessuti di Bioprinted possono essere controllati per la loro dimensione e microarchitecture, la capacità di alto-capacità di lavorazione, abilità della co-cultura e possiede a basso rischio di contaminazione trasversale. Per esempio, il modello bioprinted dell'micro-organo del fegato è stato usato per verificare il metabolismo della droga.

Ricerca sul cancro di Bioprinting

Lo svantaggio principale dei modelli bidimensionali del tumore è che non rappresentano l'ambiente fisiologicamente pertinente mentre mancano delle interazioni tridimensionali con le celle ed i substrati vicini. Quindi, bioprinting offre un modo per capire le interazioni cellulari nelle tre-dimensioni per fare clinicamente le osservazioni pertinenti sulla patogenesi e sulla metastasi del cancro.

Per esempio, le celle del cancro ovarico (OVCAR-5) ed i fibroblasti umani MRC-5 bioprinted facendo uso ad una di una piattaforma bioprinting basata a getto di inchiostro. Ulteriormente, bioprinting senza impalcatura di un modello del cancro al seno è stato indicato dove le cellule tumorali sono circondate da un ambiente stromal fisiologicamente pertinente che comprende le celle adipose MSC-differenziate, i fibroblasti mammari e le celle endoteliali.

Questi tessuti erano possibili per 2 settimane in vitro con chiara compartimentalizzazione dei tipi differenti del tessuto. Questo modello poi è stato usato per studiare l'effetto delle droghe differenti della chemioterapia, compreso il tamoxifene.

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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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