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Les scientifiques estampent la structure 3D qui imite les poches aérien dans les poumons

Les scientifiques ont surmonté un obstacle majeur dans le développement du tissu estampé par 3D qui peut être employé à remonté les organes endommagés ou malades. Utilisant des techniques de découverte, le 3D du scientifique a estampé une structure ressemblant à une poche aérien alvéolaire - les structures qui effectuent l'échange de gaz des poumons.

Les scientifiques ont surmonté un obstacle majeur dans le développement du tissu estampé par 3D qui peut être employé à remonté les organes endommagés ou maladeschaque fois que | Shutterstock

Dans l'expérience actuelle, les bioengineers ont frayé un chemin l'utilisation des colorants alimentaires pendant que des photoabsorbers d'employer dans un procédé connu sous le nom de technologie photopatterning nouvelle de l'ARDOISE (appareillage de stéréolithographie pour le bureau d'études de tissu). Ceci a été employé pour produire des architectures vasculaires complexes fonctionnelles avec des hydrogels, par l'intermédiaire de 3D bioprinting.

Des techniques bioprinting précédentes ont été gênées par leur incapacité d'imiter les réseaux vasculaires complexes vus au corps humain.

Plusieurs de ces réseaux s'entrelacent avec, pourtant sont distincts de, l'agencement anatomique des organes principaux eux-mêmes. Par exemple, les vaisseaux sanguins dans le système biliaire du foie agissent l'un sur l'autre attentivement avec le tissu de foie mais ne font pas font réellement partie de elle.

Biochimiquement et matériel, cependant, les vaisseaux sanguins doivent être dans la grande proximité à l'organe afin de lui au fonctionnement.

Adressant le ` le défi de la multi-vascularisation'

Le modèle d'épreuve-de-concept, qui a été décrit sur le panneau de la revue scientifique cette semaine, est décrit comme simulation visuelle et fonctionnelle des réseaux complexes des vaisseaux sanguins et des canalisations d'air qui caractérisent l'anatomie alvéolaire du sac du poumon humain.

On l'espère que la technologie neuve autorisera d'autres scientifiques pour produire les réseaux assimilé complexes qui reproduisent les canalisations naturelles pour l'air, la lymphe, le sang et d'autres liquide organiques.

Notres est la première technologie bioprinting qui relève le défi de la multi-vascularisation d'une voie directe et complète. »

Jordan Miller, Bioengineer de fil de Rice University

L'ARDOISE est une méthode 3D bioprinting basée sur hydrogel d'open-source nouvel qui fonctionne parfaitement pour accumuler un hydrogel mol monolithique complexe avec la topologie exigée.

Elle toute commence par un liquide de pré-hydrogel qui solidifie au contact de la lumière bleue. les 2D parts de la structure exigée sont manifestées dans l'ordre par un faisceau lumineux bleu brillant de dessous, d'un compilateur digital.

Ceci fait solidifier la solution d'hydrogel dans des couches extrêmement fines, un par un, pour suivre le modèle extrêmement complexe de l'architecture vasculaire. Ceci produit un modèle à base d'eau biocompatible de gel en quelques minutes.

Utilisant les colorants alimentaires courants était une découverte

La découverte qui a activé la duplication de l'architecture vasculaire était l'ajout des photoabsorbers cellule-compatibles à la solution, sous forme de colorants alimentaires utilisés généralement qui absorbent la lumière bleue. Ceux-ci comprennent l'anthocyanine, la curcumine et la tartrazine.

Le tissu vasculaire bioprinted a réussi des tests de sa capacité de supporter les variations et la pulsatilité de pression sanguine normales, ainsi qu'a simulé les mouvements respiratoires qui imitent des fréquences et des pressions humaines d'haleine par l'intermédiaire de l'apport et de la sortie d'air.

Il permet également la consommation d'oxygène par les cellules rouges pendant qu'ils traversent un réseau vasculaire autour de la poche aérien, assimilées aux phénomènes alvéolaires de poumon.

La recherche de découverte fournit l'espoir pour des millions de patients sur la liste de greffe autour du monde, car nous déménageons une opération plus près des organes tous prêts d'impression pour des patients.

Tissus d'impression que le ` respirent comme les tissus sains dans nos fuselages'

Les chercheurs se sont alors concentrés sur produire un modèle assimilé pour le foie.

Le foie est hautement complexe avec plus de 500 fonctionnements, en second lieu seulement au cerveau dans la largeur et l'importance de sa charge de travail. Actuel, aucun protocole ou matériel médical thérapeutique ne peut avec succès reproduire le fonctionnement du foie, ainsi les patients présentant des lésions au foie doivent attendre un organe pour devenir procurables pour la greffe.

En tant qu'élément de l'étude actuelle, l'équipe a estampé le tissu 3D vasculaire imitant le réseau vasculaire de foie et a puis ajouté les cellules de foie primaires en compartiments indépendants. Ces implants thérapeutiques ont été alors transférés dans des souris avec des lésions au foie continuelles.

Le contrôle suivant a indiqué que les cellules de foie sont restées traversantes vivant et fonctionnel ce procédé. Ceci a pu aider à accélérer le développement des implants de foie aussi bien.

D'autres possibilités comprennent bioprinting des caractéristiques plus fines dans des vaisseaux sanguins, tels que les soupapes prémolaires à voie unique. Ces soupapes assurent le flux sanguin unidirectionnel vers le coeur faute de pompe indépendante et sont trouvées dans les récipients de coeur et de lymphe.

La recherche a été aboutie par des bioengineers Miller et Kelly Stevens et chercheurs compris à partir de Rice University, université de Washington, et université de sorbe, et système nerveux, une entreprise de modèle.

Avec ce travail nous pouvons maintenant mieux demander, « si nous peuvent-ils estamper les tissus qui examinent et respirent maintenant même plutôt les tissus sains dans nos fuselages, puis se comporteront-ils également fonctionellement plutôt ces tissus ? « C'est une question importante, parce qu'à quel point les fonctionnements bioprinted d'un tissu affecteront combien couronné de succès elle sera comme traitement. »

Kelly Stevens

Tandis qu'une partie de la recherche est transformée en produit commercial par volumétrique, une mise en train à Houston, tous les fichiers source sont procurable pour libre. Ceci comprend un ensemble complet de fichiers 3D imprimables pour l'ARDOISE et pour chacun des bioinks (les hydrogels) utilisés dans cette étude.

Source:

Grigoryan B., et al. (2019).  Multivascular networks and functional intravascular topologies within biocompatible hydrogels. Science. science.sciencemag.org/content/364/6439/458

Dr. Liji Thomas

Written by

Dr. Liji Thomas

Dr. Liji Thomas is an OB-GYN, who graduated from the Government Medical College, University of Calicut, Kerala, in 2001. Liji practiced as a full-time consultant in obstetrics/gynecology in a private hospital for a few years following her graduation. She has counseled hundreds of patients facing issues from pregnancy-related problems and infertility, and has been in charge of over 2,000 deliveries, striving always to achieve a normal delivery rather than operative.

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