Ein Forscherteam vom Imperial College London und vom King's College London hat entwickelte eine neue Technik zum Erstellen von 3D-Strukturen, mit denen Gewebe und biologische Organe repliziert werden können.

Die Studie ist veröffentlicht in Wissenschaftliche Berichte.

Organ drucken

Die Untersuchung Orgeldruck verwendet 3D-Drucktechniken, um künstlich konstruierte Vorrichtungen zum Organersatz herzustellen.  

Das 3D Druck Techniken erlauben den Aufbau einer bestimmten Organstruktur Schicht für Schicht, um eine Zelle zu bilden Gerüst, das ist die Schlüsselkomponente für die Bildung neuer lebensfähiger Gewebe. Gerüste dienen als Vorlage für die Geweberegeneration, bei der geschädigtes Gewebe zum Nachwachsen angeregt wird.

Gegenwärtig sind in Kliniken flache Organe wie die Haut oder Hohlräume, wie die Blase, erfolgreich gedruckt und implementiert worden. Wissenschaftler arbeiten an Möglichkeiten, komplexere Organe wie das Gehirn und das Herz zu konstruieren.

Kryogene

Die Forscher in dieser Studie sind die ersten, die 3D-Strukturen erzeugen, die weich genug sind, um die mechanischen Eigenschaften von Organen wie Gehirn und Lunge zu reproduzieren.

"Wir mussten die komplexe Geometrie des Gehirns imitieren, und der beste Weg, um eine genaue Geometrie zu erzielen, bestand darin, sie mit 3D zu drucken. “ Zhengchu Tan, einer der führenden Forscher von der Fakultät für Maschinenbau am Imperial College London.

"So haben wir die Technik entwickelt, die stabiles und dennoch superweiches, gehirnartiges Material druckt, wenn es aufgetaut wird. “

Diese Technik verwendet eine Methode namens Kryogene (mit anderen Worten, Gefrieren), bei dem festes Kohlendioxid (Trockeneis) verwendet wird, um eine Hydrogeltinte, wie sie von einem 3D-Drucker extrudiert wird, schnell abzukühlen. Diese sofortige Abkühlung ermöglicht den Aufbau weiterer Schichten auf den vorherigen Schichten, wodurch eine Hydrogelmatrix entsteht.

Nach dem Aufwärmen wird die Gelform der Hydrogeltinte im Gegensatz zu ähnlichen zuvor getesteten und fehlgeschlagenen Techniken so weich wie Körpergewebe, kollabiert jedoch nicht unter ihrem eigenen Gewicht.

"Es (3D-Struktur) kann seine Form beibehalten, da Vernetzungen hergestellt wurden, um eine Hydrogelmatrix zu bilden, die die Struktur zusammenhält", sagte Tan. "Es sollte jedoch darauf hingewiesen werden, dass es sich unter der Schwerkraft genauso verformt wie das Gehirn, da es so weich ist wie das Gehirn."

Die Forscher testeten die 3D-gedruckten Strukturen, indem sie sie mit dermalen Fibroblastenzellen säten, die Bindegewebe in der Haut bilden, und fanden, dass es eine erfolgreiche Anhaftung und ein Überleben gab.

"Im Moment haben wir Strukturen mit einer Größe von wenigen Zentimetern erstellt, aber im Idealfall möchten wir mit dieser Technik eine Replik einer ganzen Orgel erstellen", sagte Tan in einer Erklärung.

Mit Kryotechnik können Wissenschaftler diese 3D-Strukturen verwenden, um Körpergewebe in medizinischen Verfahren zu ersetzen und Gerüste zu bilden. Indem die Wissenschaftler poröse Gerüste mit Zellen „besiedeln“ und sie zum Wachsen anregen, können sie geschädigtes Gewebe regenerieren und den Körper heilen lassen, ohne sich Problemen stellen zu müssen, die normalerweise gewebeaustauschende Transplantationsverfahren betreffen, z. B. Abstoßung durch den Körper.

Zukünftige Forschungsmöglichkeiten

Diese neue Technik könnte zu weiteren Möglichkeiten für das Wachstum von StammzellenDas ist der Schlüssel zur medizinischen Revolution wegen seiner Fähigkeit, sich in verschiedene Arten von Zellen zu verwandeln.

Zusätzlich könnte diese Technik verwendet werden, um Körperteile oder sogar ganze Organe nachzubilden. Diese könnten es Wissenschaftlern ermöglichen, Arten von Experimenten durchzuführen, die bei lebenden Subjekten nicht möglich sind. Und diese Replikat Körperteile und Organe können verwendet werden, um mit dem medizinischen Training zu helfen, indem sie die Notwendigkeit ersetzen, Operationen an Tieren zu üben.

Laut Tan verwendet das Team derzeit Kryogenik um weiche 3D-Strukturen zu drucken, auf denen sie Zellen säen können, um den Einfluss der Substratsteifigkeit auf die Lebensfähigkeit der Zellen zu untersuchen.

Als Teil der größeren Bemühungen, eine 3D-Struktur eines Gehirns zu entwickeln, hofft das Team, die Druckgröße zu erweitern, um ein ganzes Gehirn zu drucken.