医疗和牙科

快速的新生物监测方法解锁了人类组织移植的潜力

科学家们来自大学在布法罗已经开发出一种快速的新型3D BioPlint方法,可以代表朝向全印刷人体器官的重要一步。

使用新型的基于SLA的方法,该团队能够减少创建细胞升水器结构所需的时间,从6小时到19分钟。加速的生物破旧方法还使得能够生产嵌入式血管网络,可能使其成为移植等待名单上所需的救生3D印刷器官的重要步骤。

“我们的方法允许厘米尺寸的水凝胶模型的快速印刷,”解释了该研究的领导共同作者,Chi Zhou。“它显着降低了在传统3D印刷中常见的环境压力导致的部分变形和细胞损伤。”

“我们开发的技术比行业标准快10-50倍,它适用于之前难以实现的大型样本尺寸。”

把生物印刷拿起一个装备

虽然生物印刷的细胞载有含量在人体组织和器官移植方面具有显着的潜力,但该技术仍处于新生阶段。面对宽泛采用这些过程的主要障碍是打印速度,因为水凝胶的沉积速率已经受到限制,以避免损害其现有的细胞。

基于喷嘴的技术也有其他缺点,因为它们可以延长细胞暴露于剪切应力以及低氧水平和温度,在该过程中损坏它们。更重要的是,使用常规方法生产的水凝胶支架通常具有低机械强度,使得难以掺入血管通道等软悬垂结构。

在使用牺牲支撑的同时使科学家能够部分地克服这种缺陷,但这种方法背后的挤出方法的简单性继续限制其容量。相比之下,最近开发的连续液体界面生产(剪辑)技术,有可能大大提高生物印刷工艺的速度。

通过在“死区之上”上方的连续建筑层,'剪辑方法允许材料不断补充,增加生产能力,但实用的是能够创造薄壁零件。建立这种方法,水牛团队现已开发出一种“浮子”方法,其中水凝胶可以以更高的速度沉积,从而能够产生较大的血管化组织。

科学家能够在不到20分钟的时间内打印手形结构(图示)。照片通过高级医疗保健材料杂志。

“浮动”的生物印刷方法

在研究人员的优化浮法方法中,物体基本上通过在低吸力下的水凝胶中的玻璃板内固化,产生具有高弹性的厚部件。为了证明其方法的生物相容性,该团队最初制造了一组来自细胞相容的PEAGENB聚合物的试样。

有趣的是,虽然测试部件表现出足够的刚性,但它们也缩小了高达51%,导致研究人员切换到较大模型的PEGDA材料。在更雄心勃勃的测试运行中,水牛队然后3D打印了几种2.6×1.7×5.6厘米的手形水凝胶结构,并在压缩下弯曲的“手指”。

使用正常的SLA 3D打印机生产相同的型号将该团队达到6.5小时,明显长于基于浮动机器的19分钟。科学家们的水凝胶的双手还具有血管通道,这意味着它们最终可以用内皮细胞接种,以产生功能性,可移植的四肢。

最终,科学家能够将细胞斑块的细胞籽种子进入微型通道前体内,但他们还发现将这些聚集成更高强度的结构产生低细胞活力。未来,团队认为切换到纳米材料掺杂的聚合物可以提供平衡刚性和相容性的答案,并能够快速生产水凝胶基血管化结构。

向现实缩小生物印刷

虽然3D BioPlinting仍然是一个很大程度上的实验阶段,但有迹象表明,该技术正在缓慢地进展到更多的最终用途应用。

3D打印机OEM3D系统宣布了它的重大突破打印到灌注生物文化平台今年早些时候。该系统现在能够创建全尺寸的血管化肺脚手架,公司已表示该技术即将在其医疗保健业务中发挥关键作用。

生物技术公司联合疗法和以色列公司抱怨还有重大进展在他们的竞标方面大规模制造3D印刷肾脏。公司已将前烟草工厂转为现代化的3D生物印刷品生产线,这可能能够搅拌添加剂器官。

在其他地方,创造功能人体器官的努力仅限于小型化模型,例如微小的3d生物印刷的心由科学家创造的德克萨斯大学埃尔帕索。血管化结构被送到了国际空间站(ISS)测试微匍匐程度如何影响人类的心脏。

研究人员的调查结果在题为“大型生物相容性水凝胶模型的快速立体晶印刷。“该研究由Nanditha Anandakrishnan,Hand Ye,Zipeng Guo,Zhyei Chen,Kyle I. Mentkowski,Jennifer K. Lang,Nika Rajabian,Stelios T. Andreadis,Zhen Ma,Joseph A. Spernyak,Jonathan F. Lovell,王王,君霞,志周和若阳赵。

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特色图片显示布法罗3D Bioplinted手的大学。照片通过高级医疗保健材料杂志。