Engineered Gewebe und Organe gezüchtet wurden, mit unterschiedlichem Erfolg im Labor seit vielen Jahren. Viele von Ihnen haben eine Gerüst-Ansatz, bei dem die Zellen ausgesät werden auf biologisch abbaubare unterstützende Strukturen zu schaffen, die die zugrunde liegende Architektur des Organs oder Gewebes gewünscht.
Aber Gerüste problematisch sein kann — letztlich, Sie sollten abbauen und verschwinden, aber das timing, die Zersetzung, die zeitgleich mit der Reifung des Organs ist schwierig, und manchmal Verschlechterung Nebenprodukte können giftig sein. Die Gerüste können auch stören die Entwicklung der Zelle-zu-Zelle-verbindungen, die wichtig sind für die Bildung von funktionalen Geweben.
Jetzt hat ein Forschungsteam, geführt von Eben Alsberg, der Richard und Darlehen Hill Professor für Bioengineering und Orthopädie an der Universität von Illinois in Chicago, hat ein Verfahren entwickelt, das es ermöglicht, 3D-drucken Biologischer Gewebe ohne Gerüste mit „Tinte“, die aus nur Stammzellen. Sie berichten über Ihre Ergebnisse in der Zeitschrift Materialien Horizonte.
„Unsere Zelle nur Druck-Plattform ermöglicht den 3D-Druck von Zellen ohne klassische Gerüst Unterstützung mit einem temporären hydrogel-Perlen-Bad, in dem der Druck erfolgt,“ Alsberg sagte.
Die micron-scale-hydrogel-beads erlauben die Düse des 3D-Druckers bewegen sich durch Sie und die Einzahlung Zellen mit minimalem Widerstand Düse Bewegung oder der Abstoßung der Zellen. Die gel-Perlen unterstützen die Zellen, wie Sie gedruckt sind, und hält Sie in Kraft und behält Ihre Form.
Sobald die Zellen gedruckt werden, die in der hydrogel-Perlen-matrix, ist es UV-Licht ausgesetzt, die cross-links, die die Perlen zusammen, die in der Tat einfrieren in Platz. Auf diese Weise können die gedruckten Zellen mit einander verbinden, Reifen und wachsen innerhalb einer stabilen Struktur. Die Medien, die badet die Zellen fließt leicht durch die cross-linked gel Perlen und können geändert werden, wie erforderlich, um frische Nährstoffe und entsorgt Abfallstoffe aus den Zellen. Die hydrogel-Perlen können entfernt werden durch die sanfte Unruhe, oder die Steuerung Ihres Abbaus, verlassen die intakten Gewebe hinter sich.
„Die hydrogel-Perlen-Bad verfügt über einzigartige Eigenschaften, die es ermöglichen, sowohl den Druck der Zelle-nur bioink in komplexen Architekturen und der anschließenden vorübergehenden Stabilisierung dieser Zelle-nur Strukturen zu ermöglichen, die für Zell-Zell-junctions zu bilden,“ Alsberg sagte. „Mit der Chemie können wir dann Regeln, wenn die Perlen Weg.“
Die Zellen Alsberg-team sind Stammzellen-jene, die unterscheiden können, in eine Vielzahl von anderen Zelltypen. Sie verwendet die Stammzellen, um 3D-drucken eine Knorpel-Ohr und eine Nager-Größe „Oberschenkel“ in der hydrogel-Perlen-Bad. Die Zellen, die Sie gedruckt wurden, in der Lage, stabile Zell-Zell-verbindungen durch spezialisierte Proteine.
„Zum ersten mal, die Zelle-nur Konstrukte, die gedruckt werden können in komplizierten Formen, die aus verschiedenen Zelltypen, ohne ein hydrogel carrier-oder traditionelle Gerüst kann dann stabilisiert werden für einen Zeitraum von einem Tag bis zu Wochen. Wir haben gezeigt, dass Zell-Aggregate können für Sie organisiert werden und montiert mit dieser Strategie, sich zu größeren funktionalen Geweben, die kann wertvoll sein für das tissue engineering bzw. die regenerative Medizin, Arzneimittel-screening und als Modelle zur Untersuchung der Entwicklungsbiologie,“ Alsberg sagte.