Wetenschappers ontwikkel 3d-printer die kunstmatige kraakbeen produceert


Wetenschappers ontwikkel 3d-printer die kunstmatige kraakbeen produceert

Een nieuwe hybride printer heeft het proces van het maken van implanteerbare kraakbeen vereenvoudigd, meldden onderzoekers van Wake Forest Institute for Regenerative Medicine in het tijdschrift Biofabrication .

De auteurs verklaarden dat ze een grote doorbraak hebben bereikt in het afdrukken van 3D-weefsel. Met hun systeem wordt kraakbeen "gedrukt".

De printer werd gebruikt voor het maken van kraakbeenconstructen die uiteindelijk in specifieke gebieden van gewonde patiënten, zoals gewrichten, kunnen worden geïmplanteerd om kraakbeen te hergroeien.

Ze hebben een printerhybride gemaakt, die een combinatie is van twee goedkope fabricage technieken:

  • Een elektrospinning machine
  • Een inkjetprinter

Hun materiaal is sterker en harder draagbaar dan andere vormen van kunstmatig kraakbeen

De wetenschappers hebben gezegd dat door deze twee systemen te combineren, ze een structuur kunnen bouwen die gemaakt is van synthetische en natuurlijke materialen. Terwijl de natuurlijke gelmaterialen een omgeving bieden waarin cellen kunnen groeien, zorgt het kunststof voor de sterkte van het construct.

Deze hybride printer was aangepast om kraakbeen te printen. Wetenschappers hopen dat dit soort geproduceerde kraakbeen uiteindelijk in gewonde patiënten geïmplanteerd kan worden. Foto van het Instituut voor Natuurkunde (gepubliceerd in het tijdschrift Biofabrication).

Ze slaagden erin om in dit hybride systeem kraakbeenconstructies te produceren die veel mechanisch stabiel waren in vergelijking met diegene die een inktstraalprinter kon produceren met alleen gelmateriaal.

Zij vonden ook dat de constructen hun functionele eigenschappen behouden in zowel het laboratorium als een real-life systeem.

De elektrospinningsmachine maakt gebruik van een elektrische stroom om extreem fijne vezels te genereren uit een polymeeroplossing. Electrospinning maakt het mogelijk om de samenstelling van polymeren makkelijk te regelen, waardoor poreuze structuren worden gevormd die cellen aanmoedigen om in het omliggende weefsel op te nemen.

Co-auteur, James Yoo, M.D., Ph.D., zei:

"Dit is een bewijs van conceptstudie en illustreert dat een combinatie van materialen en fabricagemethoden duurzame implanteerbare constructies genereert. Andere fabricagemethoden, zoals robotsystemen, worden momenteel ontwikkeld om de productie van implanteerbare weefselconstructies verder te verbeteren."

Flexibele matten, vervaardigd uit elektrospun synthetisch polymeer, werden gecombineerd met een oplossing van kraakbeencellen uit een konijnoor. De matten werden samengevoegd laag-voor-laag met de kraakbeencellen die werden afgezet via een traditionele inkjetprinter. De matten waren 0,4 mm dik, met een diagonaal van 10 cm.

Zij hebben hun kracht gemeten door ze met verschillende gewichten te laden. Een week later testten ze om uit te vinden of de kraakbeencellen nog leefden.

Het testen van de constructies in een echte leven systemen

De wetenschappers legden de constructen gedurende 2, 4 en 8 weken in muizen in om te bepalen hoe goed ze in een echt leven systeem zijn uitgevoerd. Binnen acht weken nadat ze werden geïmplanteerd, hadden de constructen de structuren en eigenschappen ontwikkeld die typisch worden gevonden in elastisch kraakbeen, waarbij hun potentieel voor gebruik bij gewonde mensen wordt aangetoond.

De kraakbeenconstructen kunnen uiteindelijk klinisch worden toegepast met behulp van een blauwdruk van een MRI-scan van een knie, bijvoorbeeld waaruit een bijpassend construct kan worden gecreëerd. "Een zorgvuldige selectie van steigermateriaal voor het constructie van elke patiënt zou het implantaat mogelijk maken om mechanische krachten te weerstaan Terwijl nieuwe kraakbeen wordt aangemoedigd om het gebrek te organiseren en te vullen ", voegen ze toe.

Engineering kraakbeen van pluripotente stamcellen

Onderzoekers van Duke Medicine slaagden erin om kraakbeen te ontwikkelen uit geïnduceerde pluripotente stamcellen, die werden gekweekt en gesorteerd voor gebruik bij het repareren van weefsel van patiënten met artrose of gewonden.

Zij meldden hun bevindingen op de Verrigtingen van de Nationale Academie van Wetenschappen . De wetenschappers voerden eraan toe dat iPSCs (geïnduceerde pluripotente stamcellen) uiteindelijk effectief kunnen worden gebruikt voor patiënten met specifieke kraakbeenbeserings of defecten.

Co-auteur, Farshid Guilak, PhD., Zei:

"Deze techniek om geïnduceerde pluripotente stamcellen te creëren - een prestatie die wordt vereerd met de Nobelprijs van dit jaar in de geneeskunde voor Shimya Yamanaka van de Universiteit van Kyoto - is een manier om volwassen stamcellen te nemen en hen om te zetten, zodat ze de eigenschappen van embryonale stamcellen hebben."

How to grow a bone - Nina Tandon (Video Medische En Professionele 2018).

Sectie Kwesties Op De Geneeskunde: Medische praktijk