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Una nuova tecnologia per stampare i tessuti 3D direttamente nell'organismo

Nella serie televisiva Westworld, le parti del corpo umane sono sviluppate sui fotogrammi robot facendo uso delle stampanti 3D. Mentre ancora lontano da questo scenario, le stampanti 3D sempre più stanno utilizzande nella medicina. Per esempio, la stampa 3D può essere usata per produrre le parti del corpo quali le giunzioni ortopediche e la protesi come pure le parti di osso, di interfaccia e di vasi sanguigni. Tuttavia, la maggior parte di questi tessuti è creata in un apparato fuori dell'organismo e chirurgicamente è impiantata. Una tal procedura può comprendere fare le grandi incisioni chirurgiche, comportanti il rischio aggiunto di infezione ed ha aumentato il tempo di recupero per il paziente. E poiché c'è un lasso di tempo fra quando il tessuto è creato e quando è impiantato nel paziente, ulteriori complicazioni possono accadere. Per impedire queste complicazioni, un gruppo degli scienziati ha sviluppato una tecnologia per stampare i tessuti direttamente nell'organismo.

Ci sono due componenti di base state necessarie per produrre un tessuto costruito: (1) “un bio--inchiostro„ del tipo di fluida che consiste di un misto materiale della struttura con le celle viventi e (2) fattori di crescita per aiutare le celle a svilupparsi e svilupparsi nel tessuto rigenerato. Nel sviluppare i tessuti per impianto diretto nell'organismo, ci sono altre cose da considerare: la costruzione del tessuto dovrebbe essere condotta alla temperatura corporea (37°C), il tessuto deve essere fissato efficacemente alla morbidezza, tessuto in tensione dell'organo ed alcuni punti procedurali non dovrebbero essere nocivi al paziente. Un tale punto nocivo nei metodi correnti è l'applicazione di luce UV nociva necessaria per solidificare il tessuto costruito.

Una collaborazione fra Ali Khademhosseini, il Ph.D., Direttore ed il CEO dell'istituto di Terasaki, David J Hoelzle, Ph.D., dal dipartimento di Ohio State University di assistenza tecnica meccanica ed aerospaziale e del Amir Sheikhi, Ph.D. dal dipartimento di Pennsylvania State University dell'ingegneria chimica, ha prodotto un bio--inchiostro speciale-formulato progettato per la stampa direttamente nell'organismo.

“Questa formulazione dell'bio--inchiostro è 3D stampabile alla temperatura fisiologica e può essere unita con legami atomici incrociati sicuro facendo uso di indicatore luminoso visibile dentro l'organismo.„ primo l'autore Ali detto Asghari Adib, Ph.D. per costruire il tessuto, hanno usato la stampa robot 3D, che utilizza il macchinario robot affigguto con un ugello. l'Bio--inchiostro può essere dispensato attraverso l'ugello, tanto come un tubo della glassa schiaccia fuori la scrittura del gel, soltanto in un modo alto-preciso e programmabile.

Il gruppo egualmente ha lavorato ai metodi per fissare i pezzi del tessuto formato con questo bio--inchiostro sulle superfici molli. Negli esperimenti che tentano di fissare il tessuto sui pezzi di nastri e di agarosi crudi del pollo, il gruppo ha impiegato una tecnica unica del collegamento facendo uso della stampante robot 3D e del loro bio--inchiostro speciale-formulato. Il suggerimento di ugello è stato modificato per potere penetrare le superfici molli e riempire lo spazio perforato di bio--inchiostro mentre si è ritirato; ciò ha creato un'ancora per la costruzione del tessuto. Mentre il suggerimento di ugello ha raggiunto la superficie, ha dispensato una chiazza supplementare di bio--inchiostro “per chiudere„ nell'ancora.

Il meccanismo di collegamento permette ai più forti collegamenti delle impalcature al substrato del tessuto molle dentro l'organismo paziente.„

Asghari Adib, primo autore

Tali miglioramenti nell'assistenza tecnica del tessuto sono strumentali nella fornitura delle opzioni laparoscopic più a basso rischio e minimo-dilaganti per le procedure quale la riparazione dei difetti dell'organo o del tessuto, costruire/impiantando le toppe per migliorare la funzione ovarica, o creando le maglie biofunzionali della riparazione di ernia. Tali opzioni sarebbero più sicure per il paziente, salvano il tempo e sono più redditizie. Ulteriori modifiche nella progettazione di assistenza tecnica del tessuto e nell'adeguamento di altre circostanze possono aumentare il potenziale per personalizzazione, così piombo il modo alle possibilità illimitate per il miglioramento della salubrità paziente.

“Sviluppare i tessuti personali che possono indirizzare vari lesioni e disturbi è molto importante per il futuro di medicina. Il lavoro presentato qui indirizza una sfida importante nella fabbricazione dei questi tessuti, mentre ci permette di consegnare le giusti celle e materiali direttamente al difetto nella sala operatoria,„ ha detto Khademhosseini, “questo lavoro potenzia con la nostra piattaforma personale della tecnologia dell'innesto all'istituto di Terasaki che mira a sviluppare gli approcci che indirizzano la variabilità nei difetti del tessuto in pazienti.„

Source:
Journal reference:

Adib, A.A., et al. (2020) Direct-write 3D printing and characterization of a GelMA-based biomaterial for intracorporeal tissue engineering. Biofabrication. doi.org/10.1088/1758-5090/ab97a1.