Vedci vyvíjejí 3D tiskárnu, která vytvárí umelou chrupavku

Nová hybridní tiskárna zjednodusila proces výroby implantabilních chrupavek, výzkumníci z Wake Forest Institute for Regenerative Medicine uvedli v casopise Biofabrikace.
Autori vysvetlují, ze dosáhli významného prulomu pri tisku 3D tkání. S jejich systémem se chrupavka "tiskne".
Tiskárna byla pouzita k vytvorení konstrukcí chrupavky, které by mohly být eventuálne implantovány do specifických oblastí poskozených pacientu, jako jsou klouby, které pomohou obnovit chrupavku.
Vytvorili tiskový hybrid, který je kombinací dvou levných výrobních technik:

• Elektrospinovací stroj
• Inkoustová tiskárna

Jejich materiál je silnejsí a tvrdsí nez jiné druhy umelé chrupavky

Vedci uvedli, ze kombinací techto dvou systému dokázali postavit strukturu ze syntetických a prírodních materiálu. Zatímco prírodní gelové materiály poskytují prostredí, ve kterém mohou rust bunky, syntetický materiál zajistuje pevnost konstrukce.


Tato hybridní tiskárna byla prizpusobena pro tisk chrupavky. Vedci doufají, ze tento druh vyrobené chrupavky by mohl být nakonec implantován do zranených pacientu. Foto z Ústavu fyziky (publikováno v casopise Biofabrication).Podarilo se jim v tomto hybridním systému vyrobit konstrukce chrupavky, které byly mnohem mechanicky stabilnejsí nez ty, které by inkoustová tiskárna mohla produkovat pomocí gelového materiálu.
Zjistili také, ze konstrukce si zachovaly své funkcní charakteristiky jak v laboratori, tak ve skutecném systému.
Elektrospinovací stroj pouzívá elektrický proud k vytvárení extrémne jemných vláken z polymerního roztoku. Elektrosprádání umoznuje snadno regulovat slození polymeru a vytváret porézní struktury, které povzbuzují bunky, aby se zaclenily do okolní tkáne.
Spoluautor James Yoo, Ph.D., rekl:

"Toto je dukaz studie koncepce a ukazuje, ze kombinace materiálu a výrobních metod vytvárí trvanlivé implantabilní konstrukty. V soucasné dobe se vyvíjejí dalsí metody výroby, jako jsou robotické systémy, které dále zlepsují výrobu implantovatelných tkánových konstrukcí."

Ohebné rohoze, vyrobené z elektrosponového syntetického polymeru, byly kombinovány s roztokem bunek chrupavky z králicího ucha. Podlozky byly slouceny vrstvou po vrstve s bunkami chrupavky, které byly ulozeny pomocí tradicní inkoustové tryskové tiskárny. Rohoze mely tloustku 0,4 mm, s úhlopríckou 10 cm.
Merili svou sílu tím, ze je nakládají ruznými závazími. O týden pozdeji testovali, zda jsou bunky chrupavky stále nazivu.

Testování konstrukcí v reálných systémech

Vedci vlozili konstrukce do mysí dva, ctyri a osmi týdny, aby zjistili, jak dobre fungují v reálném zivotním systému. Behem osmi týdnu od jejich implantace byly konstrukty vyvinuty struktury a vlastnosti, které se typicky nacházejí v elastické chrupavce, coz demonstruje jejich potenciál pro pouzití u zranených lidí.
Konstrukce chrupavky by se nakonec mohly klinicky aplikovat pomocí vzorku z MRI vysetrení kolena, napríklad od kterého by mohl být vytvoren odpovídající konstrukt. "Peclivý výber materiálu lesení pro konstrukci kazdého pacienta by dovolil, aby implantát odolal mechanickým silám a soucasne povzbudil novou chrupavku k organizaci a naplnení vady," dodali.

Technická chrupavka z pluripotentních kmenových bunek

Vedci z Duke Medicine dokázali vyvinout chrupavku z indukovaných pluripotentních kmenových bunek, které byly pestovány a trídeny pro pouzití pri oprave tkáne pacientu s osteoartritidou nebo zraneními.
Ohlásili své závery o Sborník z Národní akademie ved. Vedci dodali, ze iPSC (indukované pluripotentní kmenové bunky) by se nakonec mohly úcinne pouzít u pacientu se specifickými poranení nebo defekty tkáne chrupavky.
Spoluautor Farshid Guilak, PhD., Rekl:

"Tato technika vytvárení indukovaných pluripotentních kmenových bunek - úspech s letosní Nobelovou cenou v medicíne pro Shimya Yamanaku z Kjótské univerzity - je zpusob, jak uzívat dospelé kmenové bunky a premenit je tak, aby mely vlastnosti embryonálních kmenových bunek."

Napsal Christian Nordqvist