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Los investigadores utilizan nueva técnica para crear los implantes médicos 3D-printed

Los investigadores han movido de un tirón la impresión tradicional 3D para crear algunas de las estructuras biomédicas más complejas todavía, avance el revelado de las nuevas tecnologías para los huesos y el tejido regrowing.

El campo emergente de la ingeniería del tejido apunta aprovechar la capacidad natural del cuerpo humano de curarse, de reconstruir el hueso y el músculo perdidos a los tumores o a los daños.

Un foco dominante para los ingenieros biomédicos ha sido el diseño y el revelado de los andamios impresos 3D que se pueden implantar en la carrocería para soportar nuevo crecimiento de la célula.

Pero la fabricación de estas estructuras pequeñas y bastante complejas para que las células prosperen sigue siendo un reto importante.

Inscriba a un equipo de investigación Universidad-llevado RMIT, colaborando con los clínicos en el hospital Melbourne de St Vincent, Australia, que han volcado la aproximación convencional de la impresión 3D.

En vez de hacer los bioscaffolds directamente, las personas que 3D imprimió moldes con las cavidades complejo-modeladas después que las llenó de los materiales biocompatibles, antes de disolver los moldes de distancia.

Usando la aproximación indirecta, las personas creadas uña-clasificaron bioscaffolds por completo de las estructuras elaboradas que, hasta ahora, eran consideradas imposibles con las impresoras estándar 3D.

El Dr. Cathal O'Connell del investigador del guía dijo que el nuevo método del biofabrication era porque confió conectado extensamente - tecnología disponible de poco costo y fácilmente escalable.

Las formas que usted puede hacer con una impresora estándar 3D son obligadas por la talla de la boquilla de la impresión - el orificio necesita ser bastante grande permitir el material a través y final ese las influencias cómo es pequeño usted puede imprimir.”

El Dr. Cathal O'Connell, investigador y el becario postdoctoral del rector, universidad del guía del estudio de RMIT

“Solamente los entrehierros entre el material impreso pueden ser manera más pequeña, y lejos más compleja.

“Moviendo de un tirón nuestro pensamiento, esencialmente drenamos la estructura que queremos en el espacio vacío dentro de nuestro molde impreso 3D. Esto permite que creemos las microestructuras minúsculas, complejas donde las células prosperarán.”

Técnica versátil

O'Connell dijo que otras aproximaciones podían crear las estructuras impresionantes, pero solamente con los materiales exacto-adaptados, sintonizado con los añadidos determinados o modificado con química especial.

“Importantemente, nuestra técnica es bastante versátil utilizar los materiales de la pendiente médica disponibles,” él dijo.

“Es extraordinaria crear tales formas complejas usando “impresora básica de la pendiente 3D de la High School secundaria”.

“Que baja realmente la barra para el asiento en el campo, y nos trae un paso importante más cercano a hacer el tejido que dirige una realidad médica.”

La investigación, publicada en tecnologías de materiales avanzados, conducto en [email protected], una investigación avanzada de la bioingeniería, cubo de la educación y formación situado en el hospital Melbourne de St Vincent.

Co-author al profesor adjunto Claudia Di Bella, cirujano ortopédico en el hospital Melbourne de St Vincent, dijo los escaparates del estudio las posibilidades que abren cuando los clínicos, los ingenieros y los científicos biomédicos vienen juntos abordar un problema clínico.

“Un problema común hecho frente por los clínicos es la incapacidad para llegar hasta las soluciones experimentales tecnológicas para los problemas que hacen frente al diario,” Di Bella dijo.

“Mientras que un clínico es el mejor profesional para reconocer un problema y a pensar en soluciones potenciales, los ingenieros biomédicos pueden girar esa idea en realidad.

El “aprendizaje de cómo hablar un lenguaje común a través de la ingeniería y del remedio es a menudo una barrera inicial, pero una vez que se vence esto, las posibilidades son sin fin.”

Caja de herramientas futura del tratamiento

Hay actualmente pocas opciones del tratamiento para la gente que pierde una cantidad importante de hueso o el tejido debido a la enfermedad o al daño, haciendo la amputación o el metal implanta para llenar resultados de un campo común del entrehierro.

Mientras que algunas juicios clínicas de la ingeniería del tejido han conducto en todo el mundo, los retos dominantes de la bioingeniería todavía necesitan ser dirigidos para que la tecnología bioprinting 3D se convierta en una parte estándar de la caja de herramientas de un cirujano.

En ortopedia, un punto de fricción importante es el revelado de un bioscaffold que trabaje a través del hueso y del cartílago.

“Nuestro nuevo método es tan exacto nosotros está creando el hueso especializado y las microestructuras cartílago-crecientes en un único bioscaffold,” O'Connell dijo.

“Es el ideal quirúrgico - un andamio integrado que pueda soportar ambos tipos de células, para mejorar la réplica la manera los trabajos corporales.”

Las pruebas con las células humanas han mostrado que los bioscaffolds construidos usando el nuevo método son seguros y no tóxicos.

Los pasos siguientes para los investigadores probarán diseños para optimizar la regeneración de la célula e investigarán el impacto en el nuevo crecimiento de la célula de diversas combinaciones de materiales biocompatibles.

Paso a paso: cómo invertir la huella un bioscaffold

El nuevo método - que los investigadores han aparado la impresión sacrificatoria personificada negativa del patrón 3D (NEST3D) - pegamento simple de las aplicaciones PVA como la base para el 3D imprimió el molde.

Una vez que el material biocompatible inyectado en el molde ha fijado, la estructura entera se pone en agua para disolver el pegamento, saliendo apenas del bioscaffold de célula-consolidación.

Estudie al primer autor, investigador Stephanie Doyle del doctorado, dijo a los investigadores habilitados método para probar rápidamente combinaciones de materiales para determinar ésos más efectivos para el incremento de la célula.

“La ventaja de nuestra técnica avanzada del moldeo a presión es su flexibilidad,” Doyle dijo.

“Podemos producir docenas de bioscaffolds de ensayo en un alcance de materiales - de los polímeros biodegradables a los hidrogeles, a los silicones y a la cerámica - sin la necesidad del equipo riguroso de la optimización o del especialista.

“Podemos producir las estructuras 3D que pueden ser apenas 200 micrones a través, la anchura de 4 cabellos humanos, y con la complejidad esa los rivales ese realizable por técnicas luz-basadas de la fabricación.

“Podía ser un acelerador masivo para la investigación aplicada del biofabrication y del tejido.”

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.