Araştırmacılar, doku değişimine yardımcı olmak için 3D baskıyı ilerletiyor

0
20

Bir burnun 3 boyutlu yazdırılmış iskelesi. Kredi bilgileri: WSU

Profesör Arda Gözen, bir gün doktorların 3D yazıcılarında bir iskele yazdırmak ve hastaları için özel yapım yedek deri, kıkırdak veya başka dokular oluşturmak için bir düğmeye basabilecekleri bir geleceğe bakıyor.

Washington Eyalet Üniversitesi Makine ve Malzeme Mühendisliği Okulu’nda doçent olan Gözen, George ve Joan Berry ve bir araştırma ekibi, doğal doku büyümesinin zorlu işleri için ince ayar yapılabilen tasarlanmış dokular için benzersiz bir iskele malzemesi geliştirdi. Bioprinting dergisinde araştırmaları hakkında bilgi veriyorlar. Ekip ayrıca WSU’nun Gene ve Linda Voiland Kimya Mühendisliği ve Biyomühendislik Okulu’nun yanı sıra Texas-San Antonio Üniversitesi (UTSA), Morehouse Koleji ve Rochester Üniversitesi’nden araştırmacıları da içeriyor. Baş yazar, doktora derecesini alan Mahmud Amr’dır. UTSA’da.

Son yıllarda, araştırmacılar, yaralanma veya hastalıktan iyileşen hastalar için doku veya organlar oluşturmak için biyolojik materyali 3D baskıda kullanmak için çalışıyorlar. 3D baskının veya katkı maddeli üretimin kullanılması, karmaşık, gözenekli ve kişiselleştirilmiş yapıların yazdırılmasını mümkün kılar ve doktorların bir gün hastanın özel vücudu ve ihtiyaçları için doku yazdırmasına izin verebilir. Biyolojik yapılar oluşturmak için, “bioinks” olarak bilinen biyolojik materyaller bir nozülden dağıtılır ve katman katman biriktirilir, gerçek biyolojik materyal için karmaşık “iskeleler” oluşturulur ve hücrelerin büyümesi için güzel bir yer sağlanır.

Ancak doğa, şimdiye kadar araştırmacıların ayak uydurabileceğinden daha karmaşık hale geldi. Gerçek biyolojik hücreler, kendi özelliklerine yaklaşan bir iskelede büyümeyi severler. Bu nedenle, örneğin, bir deri hücresi, deri hissi veren bir iskelede büyümek isterken, bir kas hücresi yalnızca kas gibi hisseden bir iskelede gelişecektir.

Gözen, “Bu yöntemin fonksiyonel doku üretimindeki başarısı, büyük ölçüde fabrikasyon yapıların doğal dokuları ne kadar iyi taklit ettiğine bağlıdır” dedi. “Hücreleri büyütmek ve onları işlevsel dokuya dönüştürmek istiyorsanız, doğal dokunun mekanik ortamına uymanız gerekir.”

Araştırmacıların iskeletlerini geleneksel olarak çeşitlendirme yolu, doku mühendisliğinde ihtiyaç duyulan tüm karmaşıklığı ele almak için çok basit bir yöntem olan kafes kirişleri kaldırarak onları daha yumuşak veya daha sert hale getirmekti.

Gözen, “Dönecek çok düğmemiz yok,” dedi. “Yapısını değiştirmeden daha yumuşak veya daha sert bir şey yaratmak için daha fazla serbestliğe ihtiyacınız var.”

Araştırma ekibi, hücrelerin ihtiyaç duyabileceği yaklaşıma daha yakın bir yaklaşım için özelliklerin özelleştirilmesine izin veren yeni bir biyoink materyali geliştirdi. Yapı iskelelerinin bileşenleri, birçok işlenmiş gıdada kullanılan yaygın kıvam artırıcı maddeler olan jelatin, arap zamkı ve sodyum aljinatı içerir.

Kalın bir ipin örgülü iplerden yapılmasına benzer şekilde, araştırmacılar üç bileşenini baskı için tek bir iskele malzemesine bağlamak için üç ayrı kimyasal işlem kullandılar.

Ayrı kimyasal işlemlerle oynamak, malzemenin mekanik özelliklerini hassas bir şekilde ayarlamanın bir yolunu sağlar ve böylece daha yumuşak veya daha sert bir son yapı iskelesi oluşturmalarına olanak tanır.

“Bu size iskele tasarımını değiştirmeden özellikleri ayarlama yeteneği verir ve aradığımız ek bir özgürlük derecesi sağlar.”

İp şeritleri arasındaki kimyasal bağları ayarlayarak, malzemeyi önemli ölçüde değiştirmediler ve kıkırdak hücrelerinin büyümesi için uygun hale geldi.

Çalışma hala erken aşamalarında ve araştırmacılar, süreci ve nihai materyali daha hassas bir şekilde nasıl ayarlayacaklarını bulmak istiyorlar. Örneğin, üç malzemesinin bileşimini değiştirmeye veya farklı sıcaklıklarda baskıya bakabilirler.

Doğal dokunun muazzam karmaşıklığını taklit etmeye çalışmak hala bir zorluktur. Örneğin diz üzerindeki basit bir milimetre büyüklüğündeki kıkırdak parçası bile, her biri farklı mekanik özelliklere ve işlevlere sahip üç ayrı ve farklı katmana sahiptir.

Gözen, “Burada Legoları bir araya getirmiyorsunuz. Bu, her zaman vücutta çalışan doğayı kopyalamakla ilgili,” dedi. “Canlı yapılar yapabilirsiniz, ancak bunlar doğal dokuya hiç benzemiyor. Kesinlik anahtardır çünkü tek bir doku parçası için tek bir mekanik özellik hedefi yoktur.”

Yeni şekil değiştiren 4D malzemeler morfodinamik doku mühendisliği için umut vaat ediyor Daha fazla bilgi: Mahmoud Amr ve diğerleri, 3D baskılı, mekanik olarak ayarlanabilir, kompozit sodyum aljinat, jelatin ve Gum Arabic (SA-GEL-GA) iskeleler, Bioprinting (2021). DOI: 10.1016 / j.bprint.2021.e00133 Washington State University tarafından sağlanmıştır.

Atıf: Araştırmacılar, doku değişimine yardımcı olmak için 3D baskıyı geliştirdi (2021, 4 Mayıs), 4 Mayıs 2021 tarihinde https://medicalxpress.com/news/2021-05-advance-3d-aid-tissue.html adresinden alındı

Bu belge telif haklarına tabidir. Özel çalışma veya araştırma amacına yönelik herhangi bir adil işlem dışında, yazılı izin alınmadan hiçbir bölümü çoğaltılamaz. İçerik yalnızca bilgi amaçlı sağlanmıştır.

CEVAP VER

Lütfen yorumunuzu giriniz!
Lütfen isminizi buraya giriniz