استفاده از کانال های هیدروتروکولی Bioprinted Vascular در مدل های چند سلولی

طراحی وساز پیچیده برای مدل های چند سلولی

شاخه های سلسله مراتبی و Hemodynamics

شبکه های بومی عروقی سلسله مراتبی هستند: شریان های بزرگ به رشته های کوچکتر (و کاپیتالیست ها) تقسیم می شوند، سپس زغال سنگ به venules و رگ ها می شوند. مدل های Bioprinted باید این شاخه را برای دستیابی به دینامیک مایع محاسباتی (CFD) تکرار کنند، در حال حاضر برای طراحی کانال ژئومتری که او را به حداقل می رساند و مناطق ضدعفونی کننده را برای استفاده از میکروLT های اکسیژن در یک میکروارگانیسم های حمل و میکروپلتیک استفاده می کند.

Endothelialization و Critical Performance

به سادگی چاپ یک کانال کافی نیست؛ لومن باید با سلول های انتهایی عملکردی که یک مانع تنگ را تشکیل می دهند، پوشانده شود. سلول های Endothelial با هماهنگ کردن و تنظیم پروتئین های اتصال مانند VE-cadherin و ZO-1 پاسخ به استرس پاشنه بلند می دهند، بسیاری از کانال های پیش از دانه با استفاده از یک سیستم، سپس استفاده از جریان پویا برای تنظیم یک عضله یا عروق صاف.

ادغام با سلول های Parenchymal

قدرت واقعی کانال های عروقی زیستی چاپ شده زمانی پدیدار می شود که آنها در یک مدل چند سلولی جاسازی شده اند، برای یک مدل کبدی، به عنوان مثال، hepatocytes، سلول های استریل، و سلول های Kupffer در فضای اضافی توزیع می شوند، در حالی که سلول های انتهایی کانال ها را خط می کنند.

برنامه های کاربردی در مدل سازی بیماری و آزمایش مواد مخدر

آترواسکلروز و مدل های Hypertension

کانال های عروقی می توانند برای تقلید از شرایط پاتولوژیک مهندسی شوند.با تغییر ترکیب بیوک، سفتی دیوار یا پویایی جریان، محققان یک جایگزین برای بررسی عروق استریلیک یا hypertensive ایجاد می کنند. Endothelial، تجمع چربی و نفوذ سلول های ایمنی می تواند به شیوه ای کنترل شده مورد مطالعه قرار گیرد.این مدل ها یک جایگزین برای مطالعه حیوانات برای تحقیق در مورد بررسی تشکیل پلاک و تروموز.

مدل سازی Micro Environmental Modeling

توماس به شدت وابسته به آنژیوژن و بازسازی عروق است. [۱] کانال های عروقی بیو چاپ شده به دانشمندان اجازه می دهد تا سلول های تومور فرهنگ، فیبروبلاست ها و سلول های انتهایی در یک معماری واقعی ۳D تراشه را نشان دهند: میکروارگانیسم های حاصل از اکسیژن و مواد مغذی، تقلید در مدل های میکروبیو استفاده می شود.

مسمومیت دارویی و فارماکوکینتیک

پیش بینی سمیت عروقی ناشی از مواد مخدر یک چالش بزرگ در توسعه دارویی است. مدل های ارگانیک Bioprinted که نظارت واقعی از یکپارچگی سد Endothelelial، و مرگ سلول در معرض ترکیبات را فعال می کند.

چالش های در ترجمه واکوساسیون Bioprinted به واقعیت بالینی

مقیاس پذیری و سازگاری تولید

در حالی که ساخت مقیاس آزمایشگاه از ساختارهای اندازه سانتی متر امکان پذیر است، تولید حجم های مرتبط با بالینی - مانند یک پچ پوست کامل و یا یک لوب کلیه - باعث دلهره آور است. رزولوشن چاپ در مقابل سرعت تجارت از طریق پیشرفت در تولید رابط مایع مداوم (CLIP) و چاپ چند ماده، اما ممکن است به استانداردهای کنترل کیفیت برای ساخت و ساز و ساز هنوز در حال تکامل است.

طولانی مدت و طولانی مدت

کانال های Bioprinted باید هفته ها تا ماه ها بدون ccluding. Thrombosis، hyperplasia intimal باز و کارآمد باقی بمانند و تخریب ماتریس می تواند تمام پوشش های ضد انعقادی (به عنوان مثال، انتشار هگزان) و سلول های عضلانی صاف برای حفظ یکپارچگی کشتی در داخل بدن، ایمنی و واکنش پیچیده تر برای ارزیابی محصولات پزشکی دقیق تر مورد بررسی قرار گیرد:

سلول های Sourcing و Heterogeneity

سلول های اولیه انسانی محدود و از دست دادن فنون در فرهنگ است. سلول بنیادی درونگرا (iPSC) مشتق شده سلول های انتهایی منبع فراوانی را ارائه می دهند اما ممکن است به طور کامل از ویژگی های خاص اندام جدا نشوند.علاوه، ایجاد یک مدل چند سلولی نیاز به انواع سلولی دارد که باید چاپ شوند یا بذر با استراتژی های دقیق و دقیق در حل این چالش خاص سلول ها.

مسیر های آینده: به سوی ارگان های عملکردی و پیوند پذیر

۴D Bioprinting و Dynamic Vasculature

مرز بعدی شامل تغییرات وابسته به زمان است: کشتی هایی که قرارداد، دیات یا بازسازی در پاسخ به محرک ها. 4D bioprinting از مواد هوشمند (به عنوان مثال، پلیمرهای شکل، هیدروژل حساس به دما) برای ایجاد کانال هایی که در طول زمان تغییر می کنند استفاده می کنند.این می تواند منجر به ساخت با خواص خود شفا یا توانایی ادغام با گردش خون میزبان پس از کاشت شود.

ادغام با Microfluidics و Body-on-a-Chip

کانال های عروقی بیو چاپ شده به طور طبیعی برای سیستم عامل های تک-یک-چیپ مناسب هستند، با جاسازی سنسورهای (oxygen، pH، کمبود الکتریکی)، محققان می توانند سلامت بافت را در زمان واقعی نظارت کنند.

مسیر های اخلاقی و نظارتی

از آنجایی که مدل های ارگان سازی شده زیستی پیشرفت در جهت استفاده بالینی، ملاحظات اخلاقی در مورد منابع سلولی، مدل های خاص بیمار و دسترسی عادلانه به وجود می آید. نهادهای تنظیم کننده تلاش می کنند تا این ساختارها را به عنوان دستگاه، بیولوژیک یا محصولات ترکیبی طبقه بندی کنند. Stracholder تعامل و تجزیه و تحلیل های شفاف ریسک برای هدایت نوآوری مسئول ضروری خواهد بود.

نتیجه گیری

کانال های عروقی Bioprinted مدل سازی چند سلولی از استاتیک، سازه های نازک را به بافت های پویا، Perfusable تبدیل کرده اند که عملکردهای پیچیده سلولی را حفظ می کنند، در حالی که چالش ها در مقیاس پذیری، ثبات طولانی مدت و ترجمه بالینی، سرعت سریع نوآوری در بیوک، فن آوری های چاپ و طراحی محاسباتی وعده می دهد آینده که در آن، مدل های خاص بیمار، و عروق تبدیل به ابزار دقیق و به طور بالقوه کمبود دارو می شوند.