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I ricercatori usano la nuova tecnica per creare gli innesti medici 3D-printed

I ricercatori hanno lanciato la stampa tradizionale 3D per creare alcune delle strutture biomediche più complesse ancora, avanzando lo sviluppo delle nuove tecnologie per ricrescere le ossa ed il tessuto.

Il campo di emergenza di assistenza tecnica del tessuto mira a sfruttare la capacità naturale del corpo umano di guarirsi, di ricostruire l'osso ed il muscolo persi ai tumori o alle lesioni.

Un fuoco chiave per gli ingegneri biomedici è stato la progettazione e lo sviluppo delle impalcature stampate 3D che possono essere impiantate nell'organismo per supportare la ricrescita delle cellule.

Ma rendere queste strutture piccole ed abbastanza complesse affinchè le celle prosperi rimane una sfida significativa.

Entri da un in un gruppo di ricerca guidato da università di RMIT, collaborante con i clinici all'ospedale Melbourne di St Vincent, l'Australia, che hanno capovolto l'approccio convenzionale di stampa 3D.

Invece di fabbricazione dei bioscaffolds direttamente, il gruppo che 3D ha stampato le muffe con le intercapedini complesso-modellate quindi che le ha riempite di materiali biocompatibili, prima della dissoluzione delle muffe via.

Facendo uso dell'approccio indiretto, il gruppo ha creato i bioscaffolds unghia di taglia in pieno delle strutture elaborate che, finora, sono state considerate impossibili con le stampanti standard 3D.

Il Dott. Cathal O'Connell del ricercatore del cavo ha detto che il nuovo metodo di biofabrication era perché ha contato sopra ampiamente - la tecnologia disponibile redditizia e facilmente evolutiva.

Le forme che potete fare con una stampante standard 3D sono costrette dalla dimensione dell'ugello di stampa - l'apertura deve essere abbastanza grande lasciare il materiale da parte a parte ed infine quel influenze quanto piccolo potete stampare.„

Dott. Cathal O'Connell, ricercatore del cavo di studio ed il collega postdottorale del rettore, RMIT University

“Ma le lacune fra il materiale stampato possono essere modo più piccolo e molto più complesso.

“Lanciando il nostro pensiero, essenzialmente estraiamo la struttura che vogliamo nello spazio vuoto dentro la nostra muffa stampata 3D. Ciò permette che noi criamo le microstrutture minuscole e complesse dove le celle fioriranno.„

Tecnica versatile

O'Connell ha detto che altri approcci potevano creare le strutture impressionanti, ma soltanto con i materiali preciso-adattati, sintonizzato con gli additivi particolari o modificato con chimica speciale.

“D'importanza, la nostra tecnica è abbastanza versatile usare i materiali del grado medico disponibili immediatamente,„ ha detto.

“È straordinario creare tali forme complesse facendo uso “di una stampante di base del grado 3D della High School„.

“Che realmente abbassa la barra per l'entrata nel campo e ci porta un punto significativo più vicino a fare il tessuto che costruisce una realtà medica.„

La ricerca, pubblicata in tecnologie dei materiali avanzate, è stata condotta a [email protected], una ricerca avanzata nella bioingegneria, hub di istruzione e formazione situato all'ospedale Melbourne di St Vincent.

Co-author il professore associato Claudia Di Bella, un chirurgo ortopedico all'ospedale Melbourne di St Vincent, avuto detto le vetrine di studio le possibilità che si aprono quando i clinici, gli ingegneri e gli scienziati biomedici vengono insieme ad affrontare un problema clinico.

“Un problema comune considerato dai clinici è l'incapacità di accedere alle soluzioni sperimentali tecnologiche per i problemi che affrontano il quotidiano,„ Di Bella ha detto.

“Mentre un clinico è il migliore professionista per riconoscere un problema e da ritenere alle soluzioni potenziali, gli ingegneri biomedici possono trasformare quell'idea nella realtà.

“Imparare come parlare un linguaggio comune attraverso assistenza tecnica e medicina è spesso una barriera iniziale, ma una volta che questa è sormontata, le possibilità sono senza fine.„

Toolkit futuro di trattamento

Corrente ci sono poche opzioni del trattamento per la gente che perde una quantità significativa di osso o il tessuto dovuto la malattia o la lesione, facendo l'amputazione o il metallo impianta per riempire i risultati di un terreno comunale di spazio.

Mentre alcuni test clinici di assistenza tecnica del tessuto sono stati condotti intorno al mondo, le sfide chiave della bioingegneria ancora devono essere indirizzate affinchè la tecnologia bioprinting 3D si trasformino in in una parte standard del toolkit di un chirurgo.

Nell'ortopedia, un punto di disaccordo importante è lo sviluppo di un bioscaffold che funziona attraverso sia l'osso che la cartilagine.

“Il nostro nuovo metodo è così preciso noi sta creando l'osso specializzato e microstrutture cartilagine a crescita in un singolo bioscaffold,„ O'Connell ha detto.

“È l'ideale chirurgico - un'impalcatura integrata che può supportare entrambi i tipi di celle, per migliorare la replica il modo gli impianti di organismo.„

Gli esami con le cellule umane hanno provato che i bioscaffolds sviluppati facendo uso di nuovo metodo sono sicuri e non tossici.

I punti seguenti per i ricercatori verificheranno le progettazioni per ottimizzare la rigenerazione delle cellule e studieranno l'impatto su ricrescita delle cellule delle combinazioni differenti di materiali biocompatibili.

Per gradi: come invertire stampa un bioscaffold

Il nuovo metodo - che i ricercatori hanno definito la stampa sacrificale del modello compresa quantità negativa 3D (NEST3D) - colla semplice di usi PVA come la base per il 3D ha stampato la muffa.

Una volta che il materiale biocompatibile iniettato nella muffa ha collocato, l'intera struttura è collocata in acqua per dissolvere la colla, lasciante appena il bioscaffold diconsolidazione.

Studi il primo autore, il ricercatore Stephanie Doyle di PhD, ha detto i ricercatori permessi a metodo per verificare rapido le combinazioni di materiali per identificare quelli i più efficaci per la crescita delle cellule.

“Il vantaggio della nostra tecnica avanzata dello stampaggio ad iniezione è la sua versatilità,„ Doyle ha detto.

“Possiamo produrre dozzine di bioscaffolds di prova in un intervallo dei materiali - dai polimeri biodegradabili agli idrogel, ai siliconi ed alla ceramica - senza l'esigenza della strumentazione rigorosa dello specialista o dell'ottimizzazione.

“Possiamo produrre le strutture 3D che possono essere di appena 200 micron attraverso, la larghezza di 4 capelli umani e con complessità quella rivali quel realizzabile mediante a tecniche basate a luminosa di montaggio.

“Ha potuto essere un acceleratore massiccio per ricerca tecnica del tessuto e di biofabrication.„

Source:
Journal reference:

Doyle, S. E., et al. (2021) Printing between the Lines: Intricate Biomaterial Structures Fabricated via Negative Embodied Sacrificial Template 3D (NEST3D) Printing. Advanced Materials Technologies. doi.org/10.1002/admt.202100189.