02.23.17. În Spania, au învățat cum să imprime pielea pe o imprimantă 3D
Transplantul de piele este necesar pentru arsuri, diverse patologii, după intervenția chirurgicală. În mod obișnuit, regenerarea pielii utilizează transplanturi autologe, atunci când suprafața pielii este preluată de la destinatarul însuși. Dar, cu o suprafață mare de arsuri, transplantul este dificil. Recent, am vorbit despre felul în care celulele pielii și chiar bucățile de piele sunt cultivate în laborator. Dar din nou, cum să obțineți un plasture de piele suficient de mare? Compania spaniolă BioDan Group, în colaborare cu institutele de cercetare locale, a dezvoltat o tehnologie pentru imprimarea pielii pe 3D-bioprinter. În patru cartușe de imprimare - plasmă de sânge, fibroblaste, clorură de calciu și keratinocite. Ca rezultat, se obține o matrice de straturi pe bază de hidrogel, care susține celule vii. După un anumit timp de maturare în laborator, acest țesut imprimat poate fi transplantat în corpul uman (în timp ce această piele a fost transplantată numai la șoareci).
Compania israeliană Nano Dimension a devenit faimoasă în lumea imprimării 3D datorită tehnologiei inovatoare de fabricare a plăcilor electronice complexe imprimate. A doua zi, a intrat într-un acord cu compania biotehnică israeliană Accellta (care creează tehnologia celulelor stem) pentru a efectua teste de laborator ale unui bioprinter 3D pentru producția de celule stem. Tehnologia imprimării 3D cu celule vii promite posibilități incredibile. Cu toate acestea, pentru a descoperi pe deplin potențialul său, este necesar să se mărească celulele rezolutie viteza si imprimare, vitalitate și de control, disponibilitatea tehnologiei în sine, dar, de asemenea, să se gândească la deschiderea de noi tehnologii de imprimare biochernilami. Prin combinarea tehnologiei de pulverizare de mare viteză și de înaltă precizie și a tehnologiei cu celule stem, companiile doresc să ridice calitatea și viteza tipăririi la limite care nu puteau fi considerate anterior.
Bioengineers de la Institutul de medicina regenerativa de la Wake Forest (Statele Unite) au dezvoltat o tehnologie de imprimare tridimensională neobișnuită, care permite de a crea copie completă a oaselor individuale, mușchi și cartilaj din celule stem. Până în prezent, oamenii de știință capabil de a imprima doar un strat foarte subțire de țesut (de până la 200 microni) - sau țesut începe să moară, astfel ca substante nutritive si oxigen nu pot pătrunde la o adâncime fără prezența vaselor de sânge. În acest caz, bioengineerii au folosit un polimer special, care le-a permis să pună celulele în straturi și, în același timp, să țină un mic decalaj între ele. Și după tipărire, oamenii de știință au pus organoidul în corpul mouse-ului, unde acesta treptat "îngroapă" cu vasele de sânge, iar polimerul se descompune treptat, dându-și drumul. În cele din urmă, un corp complet apare pe locul recoltării, care are forma tridimensională necesară și toate tipurile necesare de țesut.
De ce medicii încă nu pot imprima organele de înlocuire (transplant) pe un bioprinter 3D? Principala problemă este că nu au învățat încă cum să deschidă vasele de sânge. Și fără vasele de sânge, trupul nu va mai trăi mult. Dar se pare că s-au înregistrat progrese în această direcție. Cercetătorii de la Laboratorul Național Livermore au dezvoltat o nouă metodă de imprimare 3D a vaselor de sânge, care după o perioadă de timp se auto-depășesc cu o rețea de capilare. Când imprimarea utilizează celule vii și biochernila cu substanțe nutritive, de a promova dezvoltarea de celule independente struktur.Pri aceste capilare formate într-un astfel de sistem este destul de eficient și poate furniza substante nutritive pentru tesutul din jur.
De obicei, atunci când este necesar să se restabilească un nerv într-un țesut deteriorat, chirurgii taie fibrele nervoase dintr-o altă parte a corpului și le transplantează. Desigur, o astfel de operație este asociată cu un risc de încălcări deja în locul în care nervii au fost tăiați. Ar fi mult mai convenabil să înlocuiți țesutul deteriorat cu o copie identică imprimată pe un bioprinter 3D. Astăzi nu este un miracol, ci o tehnologie comercială. Cu toate acestea, medicii nu au învățat încă cum să imprime țesuturi cu vase sanguine și nervi. Primii pași în această direcție au fost făcuți de echipa de la Universitatea din Minnesota. Acestea tipăresc eșantionul de țesut necesar și adaugă celule nervoase și substanțe nutritive pentru creșterea țesutului nervos în canelurile special distanțate.
O mulțime de proiecte de cercetare din întreaga lume lucrează acum la posibilitatea de a tipări organe și țesuturi umane pentru transplantul lor ulterior. Ei au învățat deja cum să creeze oase artificiale, vase și tract respirator. De asemenea, am văzut încercările de a tipări rinichii, ficatul și chiar creierul. Dar se pare că cea mai ușoară cale este să desfaceți inima. Așa spune dr. Stuart Williams de la Universitatea Americană din Louisville. Pentru că (spune el) inima constă dintr-un număr foarte mic de specii celulare și deoarece au doar o singură funcție - să realizeze contracția muschiului inimii. Celulele pentru clonarea inimii pot fi luate din țesutul adipos al pacientului. Cercetătorul este sigur că prima inimă artificică tipărită pe un bio-imprimantă 3D va fi gata în mai puțin de 10 ani.
La pacientul în vârstă de 22 de ani, de la University Medical Center Utrecht (în Olanda acest lucru) a fost o boală rară a craniului - a crescut și a pus presiune asupra creierului, cauzand deficiente de vaz si dureri de cap. Și leziunile grave ale creierului sau moartea ar fi inevitabile în viitorul apropiat, dacă medicii nu au venit cu un înlocuitor pentru partea superioară a craniului pe una artificială, imprimate pe o imprimantă 3D. Implantul se face la comandă din material plastic durabil, al cărui nume nu este denumit. După operație, pacientul sa întors la viziunea ei, nu prezintă simptome ale bolii și este pe deplin funcțională.
Deja, probabil, nimeni nu se îndoiește că bioprintorii 3D vor deveni în curând o parte integrantă a medicinei și vor fi folosiți pentru a crea organe și țesuturi artificiale. Dar până acum a fost o chestiune de a folosi bioprinteri mari în laboratoare. Dar oamenii de stiinta australieni de la Universitatea din Wollongong au crezut, de ce sa nu faci un bioprinter portabil, cu care sa poti crea tesutul potrivit si direct unei persoane vii. Iată rezultatul - BioPen - un bioprinter sub formă de stilou, pe care tuburile sunt hrănite cu materiale: celule stem și polimer (care asigură structura dorită și apoi se dizolvă după un timp). Emițătorul ultraviolet de pe vârful mânerului asigură înghețarea rapidă a cernelei bio. Folosiți BioPen pentru prima dată pentru operații ortopedice pentru artroplastie, în care este necesară repararea cartilajelor și oaselor deteriorate.
Compania americană Organovo. care se ocupă de producerea bioprintorilor 3D, a învățat să imprime mostre de ficat uman care pot funcționa în mod normal timp de 40 de zile. De ce doar 40? În primul rând, acesta este un record impresionant, având în vedere că înregistrarea anterioară (care aparține și organului Organovo) - a fost de numai 5 zile. În al doilea rând, în timp ce Organovo imprimă organe nu pentru transplant, ci pentru testarea medicamentelor, și 40 de zile pentru acest lucru este suficient. În al treilea rând, să trăiești mai mult ficat artificial nu poate încă dintr-un singur motiv simplu - nu are circulație sanguină, care ar alimenta celulele cu energie. Sincer, nu are nici măcar vase de sânge. Organo a învățat până acum doar să imprime țesutul hepatic (stratificarea celulelor vii unul peste celălalt), dar aici sunt vasele de sânge, capilarele, ele nu pot fi imprimate încă. Cu toate acestea, experții încearcă să depășească această problemă, deci există speranță pentru o soluție timpurie.
Acum, în lume, milioane de pacienți așteaptă transplantul de organe. 90% dintre ei așteaptă un rinichi. În plus, majoritatea nu va aștepta. Chiar și cei care sunt dispuși să plătească pentru transplantul de rinichi zeci de mii de dolari. Doar rinichii donatori - puțin. Prin urmare, asigurați-vă că în curând oamenii de afaceri vor forța medicii să învețe cum să crească rinichii artificiali în laborator. Cercetătorii de la Universitatea Chineză de la Universitatea Huazhong de Știință și Tehnologie spun că au reușit să creeze un rinichi artificial cu un bioprinter 3D. Mai mult decât atât, acest rinichi își poate îndeplini propriile funcții - filtrarea toxinelor și urinarea. Singurul lucru este că rinichii s-au dovedit a fi mai mici decât dimensiunile, probabil că chinezii au greșit undeva, programând un bioprinter 3D. Materialul pentru rinichi a fost un hidrogel nutritiv cu celule renale renale vii, înmulțit în laborator. Desigur, în timp ce acestea sunt prototipuri, oamenii de știință sunt siguri că exploatarea comercială se află chiar la colț.
Amintiți-vă cum sunt create drogurile 2.0. Foarte lung și scump. Faza studiilor clinice este deosebit de complexă. Dar recent a existat o tehnologie care poate accelera foarte mult acest proces - bioprinters 3D. Cu siguranță știți ce sunt bioprintoare 3D? Aceasta este aceeași tehnologie a viitorului care vă va permite să imprimați orice organ sau țesut pentru a le transplanta pacientului, în loc să-i tratați organele și țesuturile bolnave. Deci, aceasta este science fiction, și tehnologia comercială. Compania americană Organovo își vinde cu succes bioprintorii 3D (NovoGen MMX Bioprinter) și câștigă milioane de dolari. Nu, până când li sa permis să producă organe pentru transplantul practic, însă clienții erau gata să plătească pentru aceste bioprintori chiar și fără un certificat din partea organizațiilor medicale de reglementare. Acestea sunt giganți farmaceutici. Tipăresc diverse țesuturi și organe pe bioprintori și testează noile lor medicamente. ***
Lawrence Bonassar, profesor la Departamentul de Biotehnologie, Universitatea Americană, Universitatea Cornell, povestește și prezintă ultimele tehnologii de tipărire 3D a țesuturilor și organelor umane. Laboratorul său este specializat în clonarea cartilajelor, de exemplu, auriculele. Procesul începe cu o scanare 3D a unei persoane. Apoi, este creat un model de computer corect. Apoi se creează cerneala - cerneală vie din celule și gel de legare. Apoi bioprinterul 3D imprimă stratul de cartilaj după strat.
Trimiteți-le prietenilor: