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Le laboratoire du Texas A&M produit le tissu osseux 3D-bioprinted pour bénéficier la régénération osseuse

M. Akhilesh K. Gaharwar, professeur agrégé, a développé un bioink hautement imprimable comme une plate-forme pour produire des tissus fonctionnels d'anatomique-écaille. Cette étude était récent publiée dans les matériaux appliqués et les surfaces adjacentes de la société chimique américaine.

Bioprinting est une approche additive apparaissante de fabrication qui prend des biomatériaux tels que des hydrogels et les combine avec les cellules et les facteurs de croissance, qui sont alors estampés pour produire les structures comme un tissu qui imitent les tissus naturels.

Une application de cette technologie pourrait concevoir des greffons osseux de patient-détail, un endroit qui gagne l'intérêt des chercheurs et des cliniciens. Le management des anomalies osseuses et des blessures par des demandes de règlement traditionnelles tend à être lent et cher. Gaharwar a dit que cela les tissus osseux se développer de rechange pourrait produire exciter des demandes de règlement neuves pour des patients souffrant de l'arthrite, des fractures osseuses, des infections dentaires et des défectuosités craniofaciales.

Bioprinting a besoin des biomatériaux riches en cellule qui peuvent traverser un gicleur comme un liquide, mais solidifie presque dès qu'ils seront déposés. Ces bioinks doivent agir en tant que transporteurs de cellules et composantes structurelles, exigeant de eux d'être hautement imprimables tout en fournissant un micro-environnement robuste et qui respecte les cellules. Cependant, les bioinks actuels manquent du biocompatibility suffisant, de l'imprimabilité, de la stabilité structurelle et des fonctionnements de tissu-détail requis pour traduire cette technologie aux applications précliniques et de clinal.

Pour aborder cette édition, l'organisme de recherche de Gaharwar aboutit des efforts dans les bioinks avancés se développants connus sous le nom de bioinks Ionique-Covalents d'enchevêtrement (NICE) de Nanoengineered. Les bioinks GENTILS sont une combinaison de deux techniques de renforcement (nonreinforcement et réseau ionique-covalent), qui fournissent ensemble un renforcement plus efficace ce des résultats en structures beaucoup plus intenses.

Une fois que bioprinting est complet, les réseaux GENTILS riches en cellule sont réticulés pour former des échafaudages plus intenses. Cette technique a permis au laboratoire de produire des reconstructions complètes et qui respecte les cellules des pièces de corps humain, y compris des oreilles, des vaisseaux sanguins, le cartilage et même des segments d'os.

Peu après bioprinting, les cellules ci-jointes commencent à déposer les protéines neuves riches dans une matrice extracellulaire comme un cartilage qui se calcifie par la suite pour former un os minéralisé sur une période de trois mois. Presque 5 pour cent de ces échafaudages estampés se sont composés du calcium, qui est assimilé à l'os spongieux, le réseau du tissu élastique type trouvé dans des os vertébraux.

Pour comprendre comment ces structures bioprinted induisent la différenciation de cellule souche, un transcriptome entier appelé de technique génomique de la deuxième génération ordonnançant (ARN-seq) a été utilisé. ARN-seq prend un instantané de toute la transmission génétique à l'intérieur de la cellule au moment donné. L'équipe a travaillé avec M. Irtisha Singh du centre de la Science de santé du Texas A&M, qui a servi de Co-chercheur.

La prochaine étape dans 3D bioprinting est la maturation des éléments bioprinted vers le rétablissement des tissus fonctionnels. Notre étude explique que le bioink GENTIL développé dans notre laboratoire peut être employé pour concevoir les tissus osseux 3D-functional. »

M. Akhilesh K. Gaharwar, professeur agrégé, le Texas A&M

À l'avenir, l'équipe de Gaharwar planification pour expliquer in vivo la fonctionnalité du tissu osseux 3D-bioprinted.

Source:
Journal reference:

Chimene, D., et al. (2020) Nanoengineered Osteoinductive Bioink for 3D Bioprinting Bone Tissue. Applied Materials and Interfaces. doi.org/10.1021/acsami.9b19037.