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Gli scienziati stampano la struttura 3D che imita i sacchi di aria nei polmoni

Gli scienziati hanno superato un ostacolo importante nello sviluppo del tessuto stampato 3D che può essere usato al sostituito a organi nocivi o malati. Facendo uso delle tecniche dell'innovazione, il 3D dello scienziato ha stampato una struttura che somiglia ad un sacco di aria alveolare - le strutture che effettuano lo scambio di gas nei polmoni.

Gli scienziati hanno superato un ostacolo importante nello sviluppo del tessuto stampato 3D che può essere usato al sostituito a organi nocivi o malatiogni volta che | Shutterstock

Nell'esperimento corrente, i bioengineers hanno aperto la strada all'uso dei coloranti alimentari mentre photoabsorbers utilizzare in un trattamento conosciuto come la tecnologia photopatterning novella della BRAMMA (apparecchiatura di stereolitografia per assistenza tecnica del tessuto). Ciò è stata usata per creare le architetture vascolari complesse funzionali con gli idrogel, via 3D che bioprinting.

Le tecniche bioprinting precedenti sono state ostacolate dalla loro incapacità di imitare le reti vascolari complesse vedute nel corpo umano.

Molte di queste reti intrecciano con, eppure sono distinte da, la disposizione anatomica degli organi principali stesse. Per esempio, i vasi sanguigni nel sistema biliare del fegato interagiscono molto attentamente con il tessuto del fegato ma non fanno realmente fanno parte.

Biochimicamente e fisicamente, tuttavia, i vasi sanguigni devono essere nella grande prossimità all'organo in modo che alla funzione.

Indirizzando ` la sfida di multi--vascularization'

Il modello del proof of concept, che è stato descritto sul coperchio del caricatore di scienza questa settimana, sta descrivendo come simulazione visiva e funzionale delle reti complesse dei vasi sanguigni e dei passaggi di aria che caratterizzano l'anatomia alveolare del sacco del polmone umano.

È sperato che la nuova tecnologia autorizzi altri scienziati per produrre le reti similmente complesse che duplicano i passaggi naturali per aria, la linfa, il sangue ed altri liquidi organici.

Nostre sono la prima tecnologia bioprinting che indirizza la sfida di multi--vascularization in un modo diretto e completo.„

Jordan Miller, Bioengineer del cavo dalla Rice University

La BRAMMA è ad un metodo bioprinting basato a idrogel novello 3D di open source che funziona perfettamente per sviluppare un idrogel molle monolitico complesso con la topologia richiesta.

Tutta comincia con un liquido dell'pre-idrogel che solidifica al contatto di indicatore luminoso blu. le 2D fette della struttura richiesta video nell'ordine da un raggio luminoso blu che splende da sotto, da un'azienda di trasformazione digitale.

Ciò induce la soluzione dell'idrogel a solidificare in livelli estremamente fini, uno alla volta, seguire la progettazione estremamente complessa dell'architettura vascolare. Ciò crea un modello a base d'acqua biocompatibile del gel in pochi minuti.

Facendo uso dei coloranti alimentari comuni era un'innovazione

L'innovazione che ha permesso alla duplicazione dell'architettura vascolare era l'aggiunta dei photoabsorbers cella-compatibili alla soluzione, sotto forma di coloranti alimentari comunemente usati che assorbono l'indicatore luminoso blu. Questi includono l'antociano, la curcumina e la tartrazina.

Il tessuto vascolare bioprinted ha superato le prove della sua capacità di resistere alle variazioni di pressione sanguigna normali ed al flusso pulsante come pure ha simulato le respirazioni che imitano le frequenze e le pressioni umane del respiro via affluenza ed uscita dell'aria.

Egualmente permette il consumo d'ossigeno dalle celle rosse mentre attraversano una rete vascolare intorno al sacco di aria, simili ai fenomeni di alveolar del polmone.

La ricerca dell'innovazione fornisce la speranza per milioni di pazienti sulla lista del trapianto intorno al mondo, poichè muoviamo un punto più vicino a stampare gli organi pronti per i pazienti.

Tessuti di stampa che il ` respira come i tessuti sani nei nostri organismi'

I ricercatori poi hanno messo a fuoco sulla creazione del modello simile per il fegato.

Il fegato è altamente complesso con oltre 500 funzioni, in secondo luogo soltanto al cervello nella larghezza e nella grandezza del suo carico di lavoro. Corrente, nessun protocollo o apparecchio medico terapeutico può ripiegare con successo la funzione del fegato, in modo dai pazienti con danno di fegato devono aspettare un organo per diventare disponibili per trapianto.

Come componente dello studio corrente, il gruppo ha stampato il tessuto vascolare 3D che imita il sistema vascolare del fegato e poi ha aggiunto le celle di fegato primarie in compartimenti separati. Questi innesti terapeutici poi sono stati trasferiti nei mouse con danno di fegato cronico.

La prova successiva ha rivelato che le celle di fegato sono restato diretto vivo e funzionale questo trattamento. Ciò ha potuto contribuire ad accelerare lo sviluppo degli innesti del fegato pure.

Altre possibilità comprendono bioprinting delle funzionalità più fini all'interno dei vasi sanguigni, quali le valvole bicuspidi unidirezionali. Queste valvole assicurano il flusso sanguigno unidirezionale verso il cuore in assenza di una pompa separata e sono trovate nel cuore e nei vasi linfatici.

La ricerca piombo dai bioengineers Miller e Kelly Stevens e ricercatori inclusi dalla Rice University, università di Washington ed università della sorba e sistema nervoso, una ditta di progettazione.

Con questo lavoro possiamo ora chiedere meglio, “se noi possono stampare i tessuti che guardano ed ora anche respirano più simile ai tessuti sani nei nostri organismi, egualmente poi dal punto di vista funzionale si comporteranno più simile a quei tessuti? “Questa è una domanda importante, perché come le funzioni bioprinted di un tessuto pregiudicheranno quanto riuscito sarà come terapia.„

Kelly Stevens

Mentre alcuna della ricerca sta trasformandosi in un prodotto commerciale da volumetrico, una partenza a Houston, tutti i file sorgente è disponibile gratis. Ciò comprende un insieme completo dei file stampabili 3D per la BRAMMA e per ciascuno dei bioinks (gli idrogel) utilizzati in questo studio.

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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