Aplicações de Bioprinting

Bioprinting envolve o uso da tecnologia da impressão 3D construir tecidos e órgãos.

Crédito: Hakat/Shutterstock.com

A primeira etapa de bioprinting é criar um modelo do órgão usando amostras da biópsia, varredura do CT, e MRI. Então, uma mistura da pilha e os nutrientes (igualmente chamados como o bioink) são adicionados ao andaime em uma aproximação da camada-por-camada para gerar tecido-como estruturas.

Bioprinting coloca precisamente pilhas, proteínas, ADN, partículas da droga, factores de crescimento e partículas biologicamente activas espacial para guiar a geração e a formação do tecido. Foi aplicado a diversos campos de estudo, incluindo a engenharia do tecido e medicina, transplantação e clínicas, ensaios da selecção da droga e da alto-produção, e investigação do cancro regeneratives.

Engenharia do tecido e medicina regenerativa

Bioprinting de órgãos funcionais é uma tarefa desafiante porque exige a conexão à rede vascular das artérias, das veias, e dos capilares; a incorporação da vária pilha dactilografa à arquitetura complexa do tecido do formulário; integridade mecânica e estrutural.

Apesar destas limitações, diversos tecidos que são finos ou ocos como os vasos sanguíneos e os tecidos que não exigem o vasculature tal como a cartilagem bioprinted com sucesso. Para gerar bioprinted o tecido do coração, os esferóides do tecido de pilhas endothelial vasculares humanas (HUVECs) e as pilhas cardíacas foram geradas.

Após bioprinting, os esferóides do tecido foram fundidos para formar uma única correcção de programa cardíaca synchronously batendo do tecido. Contudo, uns esforços mais adicionais são exigidos ao coordenador do tecido tal estrutural e complicados funcional órgão. A engenharia do tecido do tecido da cartilagem exige o depósito espacial e temporal preciso das pilhas e dos matérias biológicos com testes padrões sofisticados.

Embora o grande progresso seja feito aos tecidos articulars estratificados bioprint da cartilagem usando os chondrocytes diferenciados célula estaminal, criando as cartilagens com o estrutural diferente, as propriedades biomecânicas e biológicas são ainda um desafio e uns trabalhos em curso.

Uma outra área importante no campo da engenharia do tecido está criando válvulas de coração, porque não possuem a capacidade da regeneração e não a precisam de ser substituída por contrapartes protéticas mecânicas ou biológicas se danificadas. Os estudos mostraram que as geometria axisymmetric anatômica exactas da válvula aórtica podem ser bioprinted.

Os estudos similares forams no fígado, no pulmão, no pâncreas, no cérebro, e nos tecidos da pele. Em diversos casos, os organoids projetados do tecido foram gerados; contudo, uma pesquisa mais adicional é exigida para criar uma estrutura tridimensional mecanicamente estável e vascularly conectada.

Bioprinting para a transplantação do tecido

Diversos tipos bioprinted do tecido, incluindo o nervo, vaso sanguíneo cardíaco, osso e pele, foram transplantados em animais para estudar sua funcionalidade dentro de um anfitrião. Tais estudos não foram executados nos seres humanos contudo devido à falta de aprovações do FDA.

Contudo, os implantes do plástico 3D-printed, os cerâmicos ou os metálicos para a substituição do tecido do osso foram executados com sucesso. Nenhum efeito adverso foi observado após a cirurgia. Os desafios a transplantar bioprinted o tecido e os órgãos envolvem replicating o vasculature e o estado metabólico do órgão.

Uma das alternativas a este problema poderia ser bioprinting in situ do tecido e as construções do órgão directamente no defeito situam o tecido inteiro um pouco bioprinting fora, maturating e testando as in vitro antes de transplantar.  Bioprinting que o tecido in situ pode conduzir ao recrutamento de pilhas e da incorporação endothelial dentro ao vasculature do anfitrião.

Selecção farmacêutica e alta da produção

A descoberta da droga envolve testar o grande número de moléculas do candidato que exige um investimento enorme do dinheiro e de recursos humanos. os modelos bioprinted 3D do tecido podem ajudar em testar a eficácia das drogas do candidato como imitam pròxima o tecido nativo e podem ser criados em uma maneira da alto-produção pela fabricação nos microarrays.

Os tecidos de Bioprinted podem ser controlados para seus tamanho e microarchitecture, capacidade da alto-produção, capacidade da co-cultura, e possuem de baixo-risco da contaminação colateral. Por exemplo, o modelo bioprinted do micro-órgão do fígado foi usado para testar o metabolismo da droga.

Investigação do cancro de Bioprinting

O inconveniente principal de modelos bidimensionais do tumor é que não representam o ambiente physiologically relevante enquanto faltam interacções tridimensionais com pilhas e as carcaças vizinhas. Assim, bioprinting oferece um modo compreender interacções celulares nas três-dimensões para fazer clìnica observações relevantes na patogénese e na metástase do cancro.

Por exemplo, as pilhas do cancro do ovário (OVCAR-5) e os fibroblasto MRC-5 humanos bioprinted usando uma plataforma bioprinting Inkjet-baseada. Adicionalmente, bioprinting andaime-livre de um modelo do cancro da mama foi mostrado onde as células cancerosas são cercadas por um ambiente stromal physiologically relevante que compreende pilhas adiposas CAM-diferenciadas, fibroblasto mamários, e pilhas endothelial.

Estes tecidos eram viáveis por 2 semanas in vitro com divisão em compartimentos clara de tipos diferentes do tecido. Este modelo foi usado então para estudar o efeito de drogas diferentes da quimioterapia, incluindo o tamoxifen.

Fontes:

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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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