3D-печать тканей непосредственно внутри тела
3D-принтеры все шире используются в медицине. Например, 3D-печать может быть использована для изготовления частей тела, таких как суставы и протезы, а также части костей, кожи и кровеносных сосудов. Однако большая часть этих тканей создается на аппаратах вне тела и имплантируется хирургическим путем. Такая процедура сопряжена с большими хирургическими разрезами, повышенным риском инфицирования и увеличением времени выздоровления для пациента. А поскольку между созданием ткани и имплантацией пациенту проходит промежуток времени, могут возникнуть дополнительные осложнения. Чтобы предотвратить эти осложнения, команда ученых разработала технологию печати тканей непосредственно в теле.
Существует два основных компонента, необходимых для производства искусственной ткани: (1) жидкие «био-чернила», которые состоят из каркасного материала, смешанного с живыми клетками, и (2) факторы роста, которые помогают клеткам расти и развиваться в регенерированные ткани. При разработке тканей для прямой имплантации в организм необходимо учитывать и другие вещи: конструирование ткани должно проводиться при температуре тела (37 ° C), ткань должна эффективно прикрепляться к мягкой ткани живого органа. Процедурные меры не должны быть опасными для пациента. Одним из таких опасных методов современных технологий является применение вредного ультрафиолетового света, необходимого для застывания сконструированной ткани.
Сотрудничество между Али Хадемхосейни , доктором философии, директором и генеральным директором Института Терасаки, Дэвидом Хоелзле, доктором философии, из факультета машиностроения и аэрокосмической техники государственного университета Огайо и доктором философии Амиром Шейхи из Пенсильванского государственного университета, факультета химического машиностроения, произвела специально разработанные био-чернила, предназначенные для печати непосредственно в теле.
«Этот состав био-чернил пригоден для 3D-печати при физиологической температуре и может быть безопасно сшит с помощью видимого света внутри тела», — сказал первый автор Али Асгари Адиб, доктор философии. Чтобы построить ткань, они использовали роботизированную 3D-печать, которая использует роботизированную технику, прикрепленную к насадке. Био-чернила могут быть распределены через сопло, подобно тому, как труба для глазури выдавливает пишущий гель, только с высокой точностью, программируемым способом.
Команда также работала над методами прикрепления кусочков ткани, образованной этими био-чернилами, к мягким поверхностям. В экспериментах, пытаясь прикрепить ткань к кусочкам сырых куриных полосок и агарозы, команда использовала уникальную технику блокировки, используя роботизированный 3D-принтер и их специально разработанные био-чернила. Кончик сопла был изменен, чтобы он мог проникать в мягкие поверхности и заполнять проколотое пространство био-чернилами по мере удаления; это создало якорь для конструкции ткани. Когда наконечник сопла достиг поверхности, он выдал дополнительный шарик био-чернил, чтобы «зафиксировать» якорь. «Механизм блокировки обеспечивает более прочное крепление каркасов к подложке из мягких тканей внутри тела пациента», — сказал Асгари Адиб.
Такие улучшения в тканевой инженерии играют важную роль в обеспечении минимально инвазивных лапароскопических вариантов с более низким риском для таких процедур, как восстановление дефектов ткани или органа, инженерные / имплантированные пластыри для улучшения функции яичника или создание биофункциональных сеток для восстановления грыжи. Такие варианты будут более безопасными для пациента, сэкономят время и будут более рентабельными. Дальнейшие изменения в дизайне тканевой инженерии и корректировка других условий могут увеличить потенциал для настройки, тем самым открывая путь к безграничным возможностям для улучшения здоровья пациента.
«Разработка персонализированных тканей, способных противостоять различным травмам и недугам, очень важна для будущего медицины. Представленная здесь работа посвящена важной задаче создания этих тканей, поскольку она позволяет нам доставлять нужные клетки и материалы непосредственно к дефекту в операционной, — сказал Хадемхоссейни, — эта работа объединяет усилия с нашей платформой персонализированной технологии имплантации в Terasaki. Институт, целью которого является разработка подходов, учитывающих изменчивость дефектов тканей у пациентов ».
Поделиться
Источник