مقدمه: وعده بافت های Bioprinted Vascularized

Bioprinting مهندسی بافت را با فعال کردن ساخت سازه های سه بعدی که به دقت معماری و عملکرد بافت های بومی انسانی را تکرار می کنند، تغییر داده است، با این حال، بدون یک شبکه عروقی عملکردی - مدل سازی، هنر و لامپ های بافت های مهندسی شده، در نهایت محدود به نازک، لایه های تهاجمی است که به سرعت به هیپو و توانایی بازسازی بافت های زیستی، باز کردن امکانات حیاتی در حالت و حیاتی، کشف یک بیماری های حیاتی، و حیاتی است.

Bioprinting چیست؟

Bioprinting یک فرایند تولید افزودنی است که سلول های زنده، مواد زیستی و عوامل رشد را در ترتیبات دقیق فضایی برای ساخت ساختارهای مشابه بافت، بر خلاف چاپ معمولی 3D، که از پلاستیک یا فلزات استفاده می کند، بیوتکنولوژی استفاده می کند (FLT:0bioinks - فرمول های توصیه شده حاوی سلول های قابل اجرا در ⁇ ، اجزای اضافی، یا ترکیبات زیستی، به این اشکال سلول های پاک کننده طبیعی یا ترکیبات لوله کشی، اجازه می دهد.

چندین روش بیوتکنولوژی وجود دارد:

  • [[۱]:۰ [۱] [۱] [۱]: [۱] [۱۰] [۱]:] [۱] [۱]: [۱] [۱] [۱] [۱] [۱۰] [۱]]: [۱۰] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱]] [۳] [۳] [۱] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۱] [۱] [۱] [۳] [۱]] [۳]] [۳] [۳] [۳] [۳]]]]]]]]]]] [۳] [۳] [۳] [۱] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۱] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۱] [۱] [۳] [۱] [۱] [۱] [۱] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۱] [۱]] [۱] [۱
  • بی چاپ بی سیم Inkjet [FLT 1]: کشویی مبتنی بر، قادر به وضوح بالا، اما قابلیت زندگی سلول پایین تر در زمان های چاپی طولانی است.
  • کمک به بی چاپ [FLT 1]: از پالس های لیزر برای انتقال سلول ها از روبان اهدا کننده استفاده کنید، ارائه دقت میکرون.
  • [FLT: : فتوکپی لایه بیوکتیکات با لایه، ایده آل برای معماری های پیچیده است.

هر تکنولوژی دارای معاملات در حل، از طریقput و سازگاری سلول است، اما همه آنها به هدف بیش از حد ساختار سازی بافت های عملکردی کمک می کنند.

چالش بحرانی Vascularization

بافت های طبیعی به یک شبکه گسترده کاپیتالی برای ارائه اکسیژن و مواد مغذی در هنگام حذف زباله های متابولیک متکی هستند، عدم وجود چنین شبکه ای منجر به یک حد انتشار تقریباً ۱۰۰ تا ۲۰۰ میکرومتر می شود – به این معنی که سلول های هسته ای می میرند. این "مشکل تهاجمی سازی" از نظر تاریخی مانع ایجاد بافت ضخیم و متابولیکی فعال برای استفاده بالینی شده است.

تلاش های اولیه برای ترسیم داربست ها شامل سلول های انتهایی بر روی کانال های پیش ساخته شده یا ایجاد آنژیوژن از طریق انتشار عامل رشد است، با این حال، این روش ها اغلب شبکه های نامنظم و ضعیف را تولید می کنند. Bioprinting یک رویکرد کنترل شده تر را ارائه می دهد: آن می تواند به طور مستقیم سلول های Endothelial را الگو برداری کند و سلول های پشتیبانی از سلول ها (به عنوان مثال، هرگونه سلول های خشک، عضلات صاف) را به الگوهای جغرافیایی طبیعی که از پیش تعیین شده است.

تکنیک های کلیدی Bioprinting برای Vascularization

Bioinks

یکی از موفق ترین استراتژی ها از مواد (FLT:0) کشنده استفاده می کند که به عنوان یک قالب موقت برای کانال های عروقی چاپ می شود، پس از ساخت متقابل متصل شده و تثبیت شده است، جوهر کبد کیسه ای حذف می شود (به عنوان مثال، توسط انحلال قلب، گرمایش، یا آنزیم)، هضم پشت لوله های شیشه ای معمولی که در لوله های ثبت نام پارچه استفاده می شود، شامل لوله های ثبت نام پلیالکس است.

مستقیم Cocalashi

نازل های محوری اجازه می دهد تا اکستروژن همزمان یک بیوک هسته ای (سلول های انتهایی) و یک بیوک پوسته (معامل پشتیبانی) به عنوان ساختار چاپ شده است، مواد اصلی می تواند به طور انتخابی متقابل یا حذف شود، تولید یک کانال مانند کشتی با سلول های انتهایی از ابتدا.

Multi-Nozzle و Microfluidic Bioprinting

چاپگرهای مدرن مجهز به چندین سر چاپی می توانند انواع مختلف سلول و مواد را در یک جلسه واحد ذخیره کنند.به عنوان مثال، یک نازل ممکن است یک بافت عمده با هگزاتووسیت ها چاپ کند در حالی که دیگری یک شبکه عروقی را با سلول های انتهایی و سلول های عضلانی صاف چاپ کند.

در واقع Bioprinting

برای برنامه های تجدید پذیر، در سلول های ذخیره سازی و مواد زیستی به طور مستقیم به یک سایت نقص متصل می شوند، هنگامی که همراه با تصویربرداری vascular (به عنوان مثال، از سی تی آنژیوگرافی)، پرینتر می تواند یک قالب خاص بیمار را که با گردش خون میزبان پس از کاشت ادغام می شود، قرار دهد، اما وعده برای بازسازی جراحی را دارد.

مواد و بیوک ها برای ساخت های عروقی

انتخاب بیوک برای دستیابی به هر دو عملکرد چاپ و عروقی بسیار مهم است.ک های آلیک ایده آل باید از قابلیت سلول پشتیبانی کنند، اجازه می دهند تا اتصال مناسب متقابل و کاهش در نرخی که با بازسازی بافت مطابقت دارد، شامل موارد مشترک بیوکوین باشد:

  • متابولتین metharaylate [GelMA] ؛ یک مشتق از ژلاتینی قابل لمس که از چسبندگی سلول های انتهایی و تکثیر حمایت می کند.
  • ; یک پلی ساکارید متصل به یونتیک که ارائه می دهد ژل سریع و چاپ بالا، اغلب با مواد دیگر برای بهبود سازگاری سلول مخلوط شده است.
  • اسید هیالورونیک : یک جزء ماتریس اضافی بومی که آنژیوژن را ترویج می دهد و یک محیط میکرو هیدراته ایجاد می کند.
  • [FLT:] یک ماتریس طبیعی پس از پلیمریزاسیون ترومبوبین، که معمولا در مدل های بافت عروقی به دلیل خواص اولیه آن استفاده می شود.
  • ماتریس اضافی سلول های اضافی (dECM) : مشتق شده از بافت های بومی، dECM bioinks نشانه های بیوشیمیایی را حفظ می کند که از تشکیل کشتی و تمایز خاص بافت پشتیبانی می کند.

سلول های انتهایی که در بیوک ها استفاده می شوند ممکن است از سلول های انتهایی رگ های انسان (HUVECs)، سلول های بنیادی سلول های انتهایی مشتق شده از سلول های انتهایی سلول، یا سلول های نیمه انتهایی میکروواستروفیکولال تشکیل شده باشند.حمایت از انواع سلول های سلولی مانند هرسیتس یا سلول های بنیادی نوظهور اغلب به تثبیت عروق و ترویج عروق ماتیلاسیون منجر می شوند.

برنامه های مدل های Bioprintized

کشف مواد مخدر و سم شناسی

مدل های بافت عروقی یک پلت فرم مرتبط با فیزیولوژیکی برای آزمایش داروها نسبت به فرهنگ های سنتی 2D ارائه می دهند. داروها باید از یک مانع نهایی برای رسیدن به بافت های هدف عبور کنند و حضور یک شبکه عروقی قابل پیش بینی اجازه می دهد تا محققان به مطالعه حمل و نقل، متابولیسم و سمیت در یک محیط پویا.

مدل سازی بیماری

با ترکیب سلول های مشتق شده از بیمار، سازه های عروقی زیستی می توانند سلول های سرطانی را بازسازی کنند و سلول های ایمنی برای مطالعه آنژیوستوژنز، متااستوز و پاسخ به درمان های ضد سرطان، به طور مشابه آزمایش و درمان های بیمار را بررسی می کنند.

داروهای Reenerative Medicine

جاه طلبی نهایی تولید بافت های ایمپلنت شده و ارگان های عروقی است.و پیوند استخوان های بافتی، جایگزین پوست، و پچ های کارتی در مدل های حیوانی پیش بالینی آزمایش شده اند، به عنوان مثال، پچ قلب زیستی چاپ شده حاوی یک شبکه قابل بازیافت از عروق کرونر مانند بقا و عملکرد زمانی که در چالش های سریع انسانی کاشته می شود، بهبود می یابد.

محدودیت های فعلی و مسیرهای آینده

علی رغم پیشرفت های چشمگیر، چندین مانع باید قبل از اینکه بافت های زیستی عروقی به ابزارهای بالینی روتین تبدیل شوند، برطرف شوند:

  • مقیاس : چاپ کاپیتالیست (5-10 μm قطر] بیش از سازه های مقیاسی سانتیمتر دشوار است. اکثر سیستم های فعلی به 50 -500 μm لومن می رسد، که هنوز هم سفارشات بزرگ تر از خازن بومی است.
  • ثبات طولانی مدت : کشتی های بیوتکنولوژی اغلب پس از هفته ها در فرهنگ به دلیل تخریب آنزیمی، انقباض سلولی یا فقدان نشانه های مکانیکی مناسب، یکپارچگی را از دست می دهند.
  • Integration با vasculature میزبان: پس از کاشت، شبکه چاپ شده باید با گردش بیمار برای دستیابی به تزریق سریع - یک فرایند که غیر قابل پیش بینی و اغلب ناقص است.
  • استاندارد سازی و تصویب قانونی: ترکیب بیوک، پارامترهای چاپ و کنترل کیفیت به طور گسترده ای متفاوت است، مانع ترجمه به کارآزمایی های بالینی می شود.

راه حل های نوظهور شامل استفاده از ] [advanced Photoپلیتریک] استراتژی های تصویربرداری است که می تواند به وضوح زیر 10 μm، ترکیب از عوامل رشد بیولوژیکی (FLT:2angiogenic) [FLT3 در گرادیان کنترل فضایی، و توسعه org] الگوهای یادگیری زیستی را بهینه سازی کند که به شکل نهایی می رسد:

با نگاهی به جلو، همگرایی بیوتکنولوژی با تکنولوژی ارگان-on-a-chip ممکن است مدل های بافت انسانی مینیاتور شده را تولید کند که می تواند برای غربالگری بالا استفاده شود، در همین حال، رویای بیوتکنولوژی یک ارگان انسانی کاملا کاربردی، پیوند پذیر - کامل با یک vasculature سلسله مراتبی - دیگر علمی تخیلی نیست، بلکه یک هدف طولانی مدت است که به طور فعال در سراسر جهان دنبال می شود.

نتیجه گیری

توانایی ایجاد مدل های بافت عروقی از طریق بیوتکنولوژی نشان دهنده یک تغییر پارادایم در مهندسی بافت است.با حرکت فراتر از ساختارهای ساده ای، محققان اکنون می توانند بافت هایی را بسازند که زنده بمانند، عملکرد و رفتار بیشتر شبیه به اندام های بومی آزمایش دارویی برای کاشت مجدد، برنامه ها نوآوری گسترده ای در فرمول های بیوک، حل و تحلیل، و هر فرهنگ ضروری خواهد بود که هر دو فن آوری بالینی تحول یافته است.

بیشتر بخوانید