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O laboratório de Texas A&M produz o tecido do osso 3D-bioprinted para beneficiar a regeneração do osso

O Dr. Akhilesh K. Gaharwar, professor adjunto, desenvolveu um bioink altamente imprimível como uma plataforma para gerar tecidos funcionais da anatômico-escala. Este estudo foi publicado recentemente nos materiais aplicados e nas relações de sociedade de produto químico americano.

Bioprinting é uma perspectiva aditiva emergente da fabricação que tome matérias biológicos tais como hydrogels e os combine com as pilhas e os factores de crescimento, que são imprimidos então para criar tecido-como as estruturas que imitam tecidos naturais.

Uma aplicação desta tecnologia poderia projectar enxertos paciente-específicos do osso, uma área que ganhasse o interesse dos pesquisadores e dos clínicos. O osso de controlo defects e os ferimentos com os tratamentos tradicionais tendem a ser lentos e caros. Gaharwar disse que isso tecidos se tornar do osso da substituição poderia criar tratamentos novos de excitação para os pacientes que sofrem da artrite, das fracturas de osso, das infecções dentais e dos defeitos craniofacial.

Bioprinting exige os matérias biológicos pilha-carregado que podem correr através de um bocal como um líquido, mas solidificar-los quase assim que forem depositados. Estes bioinks precisam de actuar como os portadores da pilha e os componentes estruturais, exigindo os ser altamente imprimíveis ao fornecer um microambiente robusto e pilha-amigável. Contudo, os bioinks actuais faltam o suficiente biocompatibility, o printability, a estabilidade estrutural e as funções tecido-específicas necessários para traduzir esta tecnologia às aplicações pré-clínicas e do clinal.

Para endereçar esta edição, o grupo de investigação de Gaharwar está conduzindo esforços nos bioinks avançados tornando-se conhecidos como bioinks Iónico-Covalent da complicação (NICE) de Nanoengineered. Os bioinks AGRADÁVEIS são uma combinação de duas técnicas do reforço (nonreinforcement e rede iónico-covalent), que fornecem junto um reforço mais eficaz esse resultados em umas estruturas muito mais fortes.

Uma vez que bioprinting está completo, as redes AGRADÁVEIS pilha-carregado estão ligadas para formar uns andaimes mais fortes. Esta técnica permitiu que o laboratório produza as reconstruções completas, pilha-amigáveis de partes do corpo humanas, incluindo as orelhas, os vasos sanguíneos, a cartilagem e mesmo os segmentos do osso.

Logo após bioprinting, as pilhas incluidas começam depositar as proteínas novas ricas na cartilagem-como a matriz extracelular que se calcifica subseqüentemente para formar um osso mineralizado durante um período de três-mês. Quase 5 por cento destes andaimes impressos consistiram no cálcio, que é similar ao osso canceloso, a rede do tecido esponjoso encontrada tipicamente nos ossos vertebrais.

Para compreender como estas estruturas bioprinted induzem a diferenciação de célula estaminal, um transcriptome inteiro chamado técnica da genómica da próxima geração que arranja em seqüência (RNA-segs.) foi utilizado. RNA-segs. toma um instantâneo de toda a comunicação genética dentro da pilha no momento dado. A equipe trabalhou com Dr. Irtisha Singh do centro da ciência da saúde de Texas A&M, que serviu como um co-investigador.

O marco miliário seguinte em 3D que bioprinting é a maturação de construções bioprinted para a geração de tecidos funcionais. Nosso estudo demonstra que o bioink AGRADÁVEL desenvolvido em nosso laboratório pode ser usado para projectar tecidos do osso 3D-functional.”

Dr. Akhilesh K. Gaharwar, professor adjunto, Texas A&M

No futuro, a equipe de Gaharwar planeia demonstrar in vivo a funcionalidade do tecido do 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.