Kỹ thuật in

Các nhà nghiên cứu Texas phát triển liên kết sinh học mới đặc biệt cho các mạch máu in sinh học 3D

Một nhóm các nhà nghiên cứu từ Khoa Kỹ thuật Y sinh của Đại học Texas A&M đã thiết kế và in sinh học 3D một mô hình mạch máu rất chân thực.

Mô hình này được làm bằng liên kết sinh học hydrogel được chế tạo có mục đích mới, được thiết kế theo mục đích nano và mô phỏng chặt chẽ chức năng mạch máu tự nhiên của mạch máu thực, cũng như phản ứng bệnh tật của nó. Nhóm nghiên cứu hy vọng công trình của họ có thể mở đường cho sự phát triển thuốc tim mạch tiên tiến, thúc đẩy phê duyệt điều trị trong khi loại bỏ hoàn toàn nhu cầu thử nghiệm trên động vật và con người.

Akhilesh Gaharwar, phó giáo sư tại trường đại học và đồng tác giả cho biết: “Một đặc điểm đáng chú ý độc đáo của liên kết sinh học được chế tạo nano này là bất kể mật độ tế bào, nó thể hiện khả năng in cao và khả năng bảo vệ các tế bào được bao bọc chống lại lực cắt cao trong quá trình in sinh học”. của nghiên cứu. “Đáng chú ý, các tế bào nhân bản sinh học 3D duy trì một kiểu hình khỏe mạnh và vẫn tồn tại trong gần một tháng sau khi chế tạo.”

The blood vessel model can be 3D bioprinted using an extrusion-based system. Photos via TAMU. The blood vessel model can be 3D bioprinted using an extrusion-based system. Photos via TAMU. Mô hình mạch máu có thể được in sinh học 3D bằng hệ thống dựa trên ép đùn. Ảnh qua TAMU.

In sinh học 3D và các bệnh về mạch máu

Theo nhóm nghiên cứu, các bệnh về mạch máu như chứng phình động mạch, bệnh động mạch ngoại vi và cục máu đông là nguyên nhân gây ra xung quanh 31% số ca tử vong trên toàn thế giới. Mặc dù con số đáng kinh ngạc, những tiến bộ trong thuốc tim mạch được báo cáo đã chậm lại trong hai thập kỷ qua.

Điều này có thể là do thách thức trong việc chuyển đổi các phương pháp điều trị thử nghiệm thành các phương pháp điều trị đã được phê duyệt, phần lớn bắt nguồn từ sự khác biệt giữa các nghiên cứu trong ống nghiệm và các nghiên cứu in vivo. Rất đơn giản, chúng ta cần nhiều mô hình phòng thí nghiệm hơn thực sự phản ứng như các mạch trong cơ thể chúng ta – đây là nơi mà in sinh học 3D có thể giúp một tay.

Với kỹ thuật in sinh học, các cấu trúc mô có thể được nhúng với các tế bào sống thực và được sản xuất theo cách từng lớp. Điều này giúp chúng ta có thể thiết kế các mô hình với độ chính xác cao hơn nhiều, cho phép chúng bắt chước tốt hơn các cấu trúc ban đầu của mạch máu. Thật không may, các vật liệu liên kết sinh học cần thiết để thực hiện điều này phần lớn bị hạn chế về khả năng in và khả năng lưu giữ mật độ tế bào sống cao của chúng, khiến nhiều người trong số chúng không hiệu quả trong điều kiện lâm sàng.

Karli Gold ’20, former biomedical engineering doctoral student, worked with Akhilesh Gaharwar on his 3D bioprinted models. Photo via TAMU.
Karli Gold '20, cựu tiến sĩ kỹ thuật y sinh sinh viên, đã làm việc với Akhilesh Gaharwar trên các mô hình in sinh học 3D của anh ấy. Ảnh qua TAMU.

Kiểm tra bệnh tật và tác động của thuốc

Trong một nỗ lực để khắc phục những hạn chế của các liên kết sinh học sẵn có, Gaharwar và nhóm của ông đã phát triển riêng của họ. Vật liệu mới được thiết kế đặc biệt cho các mạch máu đa bào, chính xác về mặt giải phẫu, cung cấp độ phân giải được cải thiện cho cả cấu trúc vĩ mô của mạch và cấu trúc vi mô của mô.

Gaharwar viết, “Ở đây, một loại liên kết sinh học chứa đầy tế bào dựa trên hydrogel được thiết kế nano mới được giới thiệu, có thể được in thành các mạch máu 3D để tổng hợp lại cả môi trường vi mô vật lý và hóa học của hệ mạch máu người bản địa.”

Liên kết sinh học bao gồm nuôi cấy tế bào nội mô cũng như tế bào cơ trơn mạch máu: các khối xây dựng cần thiết để kiểm tra chính xác tác động của bệnh và tác dụng của thuốc. Nó cũng được đặc trưng bởi khả năng in tuyệt vời và thậm chí đã được chứng minh là bảo vệ các tế bào sống được nhúng khỏi các lực của quá trình in dựa trên ép đùn. Hy vọng rằng một ngày nào đó, mô hình mạch máu in sinh học 3D có thể được sử dụng để hiểu rõ hơn về sinh lý bệnh của bệnh mạch máu và đánh giá hiệu quả của phương pháp điều trị và chất độc trong các thử nghiệm tiền lâm sàng.

Các chi tiết khác của nghiên cứu có thể được tìm thấy trong bài báo có tiêu đề ' Mô hình mạch máu đa tế bào sinh học 3D '. Nó được đồng tác giả bởi Akhilesh Gaharwar, Abhishek Jain, et al.

The 3D bioprinted blood vessel model in action. Photos via TAMU.
Mô hình mạch máu sinh học 3D đang hoạt động. Ảnh qua TAMU.

Mạch máu không phải là mô duy nhất được in sinh học cho các ứng dụng phát triển thuốc. Đầu mùa hè này, nhà sản xuất máy in sinh học 3D thể tích Readily3D đã sử dụng sản xuất phụ gia để phát triển Mô hình sống thu nhỏ được in 3D của tuyến tụy người . Được thiết kế để tạo điều kiện thuận lợi cho việc thử nghiệm thuốc điều trị bệnh tiểu đường, mô sinh học chứa tế bào gốc có thể được in chỉ trong 30 giây.

Trong một diễn biến khác, công ty dược phẩm Hàn Quốc HK inno.N gần đây đã công bố kế hoạch sử dụng da nhân tạo in 3D để kiểm tra chứng rối loạn da và tự miễn dịch mới. ma túy. Phần thịt in 3D được thiết lập để sử dụng để tiến hành nghiên cứu chuyên sâu về hiệu quả của các loại thuốc chữa bệnh da khác nhau . Nếu thành công, các mô có thể được sử dụng để thay thế thử nghiệm trên động vật, vốn được biết là một vấn đề đang diễn ra trong ngành mỹ phẩm.

Đăng ký theo dõi Bản tin ngành in 3D để biết tin tức mới nhất về sản xuất phụ gia. Bạn cũng có thể giữ kết nối bằng cách theo dõi chúng tôi trên Twitter , thích chúng tôi trên Facebook , và điều chỉnh NS Kênh YouTube của ngành in 3D .

Tìm kiếm một nghề nghiệp trong sản xuất phụ gia? Chuyến thăm Công việc in 3D để lựa chọn các vai trò trong ngành.

Hình ảnh nổi bật cho thấy Karli Gold '20, một vấn đề trước nghiên cứu sinh tiến sĩ kỹ thuật y sinh, người đã làm việc với Akhilesh Gaharwar về các mô hình in sinh học 3D của anh ấy. Ảnh qua TAMU.

Related Articles

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Back to top button