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Il laboratorio del Texas A&M produce il tessuto dell'osso 3D-bioprinted per avvantaggiare la rigenerazione dell'osso

Il Dott. Akhilesh K. Gaharwar, professore associato, ha sviluppato un bioink altamente stampabile come una piattaforma per generare i tessuti funzionali del anatomico-disgaggio. Questo studio recentemente è stato pubblicato nei materiali applicati e nelle interfacce della società di prodotto chimico americano.

Bioprinting è un approccio additivo emergente di fabbricazione che cattura i biomateriali quali gli idrogel e li combina con le celle ed i fattori di crescita, che poi sono stampati per creare le strutture del tipo di tessuto che imitano i tessuti naturali.

L'un'applicazione di questa tecnologia potrebbe progettare gli innesti paziente-specifici dell'osso, un'area che sta guadagnando l'interesse dai ricercatori e dai clinici. L'osso di gestione diserta e le lesioni con i trattamenti tradizionali tende ad essere lente e costose. Gaharwar ha detto che quello tessuti svilupparsi dell'osso della sostituzione potrebbe creare i nuovi trattamenti emozionanti per i pazienti che soffrono dall'artrite, dalle fratture, dalle infezioni dentarie e dai difetti craniofacial.

Bioprinting richiede dei i biomateriali carichi di cella che possono attraversare un ugello come un liquido, ma solidifica quasi non appena sono depositati. Questi bioinks devono fungere da sia portafili delle cellule che componenti strutturali, richiedente li di essere altamente stampabili mentre forniscono ad un microenvironment robusto e adatto a cella. Tuttavia, i bioinks correnti mancano della biocompatibilità sufficiente, della stampabilità, della stabilità strutturale e delle funzioni tessuto-specifiche state necessaria per tradurre questa tecnologia alle applicazioni di clinal e precliniche.

Per affrontare questa emissione, il gruppo di ricerca di Gaharwar piombo gli sforzi nei bioinks avanzati di sviluppo conosciuti come i bioinks Ionico-Covalenti dell'intrico (NICE) di Nanoengineered. I bioinks PIACEVOLI sono una combinazione di due tecniche di rinforzo (nonreinforcement e rete ionico-covalente), che forniscono insieme il rinforzo più efficace quel risultati in strutture molto più forti.

Una volta che bioprinting è completo, delle le reti PIACEVOLI cariche di cella sono unite con legami atomici incrociati per formare le più forti impalcature. Questa tecnica ha permesso che il laboratorio producesse alle le ricostruzioni complete e adatte a cella delle parti del corpo umane, compreso le orecchie, i vasi sanguigni, la cartilagine e perfino i segmenti dell'osso.

Presto dopo bioprinting, le celle qui accluse cominciano depositare le nuove proteine ricche di matrice extracellulare del tipo di cartilagine che successivamente si calcifica per formare un osso mineralizzato su un periodo di tre mesi. Quasi 5 per cento di queste impalcature stampate hanno consistito del calcio, che è simile all'osso cancellous, la rete del tessuto spugnoso trovata tipicamente in ossa vertebrali.

Per capire come queste strutture bioprinted inducono la differenziazione di cellula staminale, una tecnica di prossima generazione di genomica chiamata intero transcriptome che ordina (RNA-seguente) è stata utilizzata. RNA-seguente cattura un'istantanea di tutta la comunicazione genetica dentro la cella al momento dato. Il gruppo ha lavorato con il Dott. Irtisha Singh dal centro di scienza di salubrità del Texas A&M, che ha servito da co-ricercatore.

La pietra miliare seguente in 3D che bioprinting è la maturazione delle costruzioni bioprinted verso la generazione di tessuti funzionali. Il nostro studio dimostra che il bioink PIACEVOLE sviluppato nel nostro laboratorio può essere usato per costruire i tessuti dell'osso 3D-functional.„

Dott. Akhilesh K. Gaharwar, professore associato, il Texas A&M

In futuro, il gruppo di Gaharwar pianificazione dimostrare in vivo la funzionalità del tessuto dell'osso 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.