Usos de Bioprinting

Bioprinting implica el uso de la tecnología de la impresión 3D de construir tejidos y órganos.

Haber: Hakat/Shutterstock.com

El primer paso de bioprinting es crear un modelo del órgano usando muestras de la biopsia, la exploración del CT, y MRI. Entonces, una mezcla de la célula y los alimentos (también llamados como bioink) se agregan al andamio en una aproximación de la capa-por-capa para generar tejido-como las estructuras.

Bioprinting pone exacto las células, las proteínas, la DNA, partículas de la droga, factores de incremento y partículas biológicamente activas espacial para conducir la generación y la formación del tejido. Se ha aplicado a varios campos del estudio, incluyendo la ingeniería del tejido y remedio, trasplante y las clínicas, los análisis de la investigación de la droga y de la alto-producción, e investigación de cáncer regeneradores.

Ingeniería del tejido y remedio regenerador

Bioprinting de órganos funcionales es una tarea desafiadora pues requiere la conexión a la red vascular de arterias, de venas, y de capilares; la incorporación de la diversa célula pulsa a la configuración compleja del tejido de la forma; integridad mecánica y estructural.

A pesar de estos apremios, varios tejidos que son finos o huecos por ejemplo los vasos sanguíneos y los tejidos que no requieren vasculatura tal como cartílago bioprinted con éxito. Para generar bioprinted el tejido del corazón, los esferoides del tejido de las células endoteliales vasculares humanas (HUVECs) y las células cardiacas fueron generadas.

Después de bioprinting, los esferoides del tejido fueron fundidos para formar un único remiendo cardiaco del tejido síncrono que batía. Sin embargo, otros esfuerzos se requieren al ingeniero del tejido tal estructural y se complican funcionalmente órgano. La ingeniería del tejido del tejido del cartílago requiere la deposición espacial y temporal exacta de células y de biomateriales con las configuraciones sofisticadas.

Aunque el gran progreso se haya hecho a los tejidos articulares estratificados bioprint del cartílago usando los chondrocytes distinguidos célula madre, creando los cartílagos con diverso estructural, las propiedades biomecánicas y biológicas siguen siendo un reto y obras en fase de creación.

Otra parte importante en el campo de la ingeniería del tejido está creando las válvulas de corazón, pues no poseen capacidad de la regeneración y no necesitan ser reemplazadas por las contrapartes prostéticas mecánicas o biológicas si están dañadas. Los estudios han mostrado que las geometrías axisimétricas anatómico exactas de la válvula aórtica pueden bioprinted.

Los estudios similares se han emprendido en hígado, pulmón, páncreas, cerebro, y tejidos de la piel. En varios casos, se han generado los organoids dirigidos del tejido; sin embargo, la investigación adicional se requiere para crear una estructura tridimensional mecánicamente estable y vascularly conectada.

Bioprinting para el trasplante del tejido

Varios tipos bioprinted del tejido, incluyendo el nervio, vaso sanguíneo cardiaco, hueso y piel, se han trasplantado en animales para estudiar sus funciones dentro de un ordenador principal. Tales estudios no se han realizado en seres humanos con todo debido a la falta de aprobaciones del FDA.

Sin embargo, los implantes del plástico 3D-printed, de cerámica o metálicos para el repuesto del tejido del hueso se han realizado con éxito. No se observó ningunos efectos nocivos después de la cirugía. Los retos a trasplantar bioprinted el tejido y los órganos implican el replegar de la vasculatura y del estado metabólico del órgano.

Una de las opciones a este problema podría ser el bioprinting in situ del tejido y las construcciones del órgano directamente en el defecto sitúan el tejido entero bastante bioprinting fuera, maturating y probándolas in vitro antes de trasplantar.  Bioprinting que el tejido in situ puede llevar al reclutamiento de células y de la incorporación endoteliales hacia adentro a la vasculatura del ordenador principal.

Investigación farmacéutica y alta de la producción

El descubrimiento de la droga implica el probar del gran número de moléculas del candidato que requiere una inversión enorme del dinero y de los recursos humanos. los modelos bioprinted 3D del tejido pueden ayudar a probar la eficacia de las drogas del candidato como imitan de cerca el tejido nativo y se pueden crear en una manera de la alto-producción por la fabricación en microarrays.

Los tejidos de Bioprinted pueden ser controlados para su talla y microarchitecture, capacidad de la alto-producción, capacidad de la co-cultura, y poseen poco arriesgado de la contaminación cruzada. Por ejemplo, el modelo bioprinted del micro-órgano del hígado se ha utilizado para probar metabolismo de la droga.

Investigación de cáncer de Bioprinting

La desventaja principal de los modelos bidimensionales del tumor es que no representan el ambiente fisiológico relevante mientras que faltan acciones recíprocas tridimensionales con las células y los substratos vecinos. Así, el bioprinting ofrece una manera para entender acciones recíprocas celulares en tres-dimensiones para hacer clínico observaciones relevantes en la patogenesia y la metástasis del cáncer.

Por ejemplo, las células del cáncer ovárico (OVCAR-5) y los fibroblastos humanos MRC-5 bioprinted usando una plataforma bioprinting inyección de tinta-basada. Además, el bioprinting andamio-libre de un modelo del cáncer de pecho se ha mostrado donde un entorno stromal fisiológico relevante rodean a las células cancerosas que comprende las células adiposas MSC-distinguidas, los fibroblastos mamarios, y las células endoteliales.

Estos tejidos eran viables por 2 semanas in vitro con la compartimentación sin obstrucción de diversos tipos del tejido. Este modelo entonces fue utilizado para estudiar el efecto de diversas drogas de la quimioterapia, incluyendo el tamoxifen.

Fuentes:

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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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