מה זה Biofabrication?

ביו-תזונה מגנטית היא גישה חדשנית בהנדסת רקמות הממנף שדות מגנטיים חיצוניים כדי להרכיב תאים מגנטיים nanoparticle-labeled או מפוספס לתוך ארכיטקטורות תלת-ממדיות מוגדרות מראש.בניגוד לטכניקות מבוססות קשקשים קונבנציונליים, שיטה זו מאפשרת מניפולציות דינמיות וחסרות מגע של רכיבים ביולוגיים, המאפשרת את בניית רקמות גיאומטריות מורכבות עם דיוק תאי.

תפקיד חלקיקים מגנטיים

חלקיקים מגנטיים (MNPs) הם הכלי הבסיסי ב biofabricationcation מגנטי.בדרך כלל מורכב מדלקת ברזל (Fe3O4 או ⁇ -Fe2O3), חלקיקים אלה מצופים חלקיקים שאינם עולים בקנה מידה כמו dextran, פוליווייל אלכוהול (PVA), או פוליאתילן גליקול (G) כדי להבטיח נית ללא רעילות משמעותית שלהם.

יצירת Tissues

אחד מצוואר הבקבוקים הגדולים ביותר בהנדסת רקמות הוא חוסר היכולת להצטבר מראש של מבנים עבים.ללא רשת vascular פונקציונלי, תאים בליבת של graft למות מן hypoxia ובזבוז הצטברות בתוך 100-200 מיקרומטר של המקור התזונתי. biofabricationt מגנטית התפתחה כפתרון מבטיח כי זה מאפשר היווצרות מהירה של intricate, persable vasicials לחקות את המבנים של כלי הדם הטבעי.

מדוע וחילוניות היא קריטית

רקמות ממונדסות עבה יותר מ -500 מיקרומטר דורשות אספקת דם פנימית כדי לקיים חילוף החומרים של תאים.שיטות מסורתיות - כגון לראות תאים על ⁇ ⁇ ⁇ s או באמצעות ⁇ גורם גדילה - לעתים קרובות לייצר רק קפילארי אקראית קנדרית, לא מספיק עבור יכולת קלינית. biofabrication מתגבר על זה על ידי מתן מוקדם של רשתות עם קוטר מוגדר, זווית, הזיות, ומלחה, ומלחה, ומלחה יכול להיות מחובר תאים אלה עם זרם מיד עם זרם עם זרם חמצן מחובר עם תאים.

שלב התהליך באמצעות צעד

  1. (FLT:0 Magnetization של תאים או חומר ספוג:03FLT) 1:1 תאים אנדוטיים, תאי שרירים חלק, או תאים סטרומאליים mesenchymal הם תקועים עם חלקיקים מגנטיים עבור 4-24 שעות, המאפשרים אינטגרציה חלקיקים. לחלופין, decellized מטריקס או מברקים הידרול מבוזרים יכול להיות מעורב עם MNPs.
  2. (FLT:0)עיצוב של תצורת השדה המגנטי:FLT:1 , שימוש במערך של מגנטים קבועים או אלקטרומגנטים, החוקרים מייצרים ⁇ שדה אשר להנחות את התאים המגנטיים לעמדות שנקבעו מראש.
  3. (FLT:0) באופן בלתי תלוי במבנים דמויי ערוצים: אנדרל 1 תחת השפעת השדה החיצוני, התאים המתוייגים נודדים ומיישרים לאורך קווי השטף המגנטיים.לדוגמה, סידור ליניארי של מגנטים יכול לייצר ערוצי מקבילה, בעוד שדה בצורת טבעת נותן עלייה לרשתות ספאריות.
  4. (FLT:0Crosslinking andייצוב:03:1) ברגע שהתאים מקובצים, הידרוג'ל בעל תמונות (למשל, ג'לטין methacryloyl) מותווסף ופולימרן לנעול את הסדר המבני.שדה המגנטי עשוי להיות נשמר במהלך שלב זה כדי למנוע שינוי.
  5. (FLT:0)Perfusion and maturation:FLT:1 הבניין מחובר לביולוגי אשר מגביר בהדרגה את קצב זרימתם במשך מספר ימים. תאים אנדואוליים מיישרים את הערוצים למתח הירר, ויצרו צומתים הדוקים ותפקוד מחסום דומה לסירוטיום הילידים.

דוגמה מחקרים ותוצאות

במחקר ציוני דרך 2020, החוקרים השתמשו ביו-פיבריון מגנטי כדי ליצור מבנה רקמות בקנה מידה ס"מ המכיל ערוצים vascular עם קוטרים החל מ -100 מיקרומטר ל 800 מיקרומטר. לאחר 14 ימים של היתוך, הערוצים נותרו פטנטים ותמכו ברבסטוסטים בעלי יכולת חיים ברמריצה סביב. קבוצה אחרת הוכיחה כי מבנים pre-vased pre-vased מושתלים באופן תת-עור בעכברים בעכברים עם פיקוח אחד לא פולשני לעומת שבועי, שיפור משמעותי.

יתרונות מרכזיים בטכניקות אמנותיות

  • (FLT:0) שליטה מרחבית של סופריאור: FLT:103 הדרכה מגנטית מאפשר מיקום של תאים בודדים או אשכולות קטנים עם דיוק ברמה מיקרון, המאפשר את הרבייה של מיקרו-ארכיטקטורה ילידת - כגון שכבות של שרירים חלקים וסוף של עורקים בעורקים.
  • (FLT:0) מהירות ייצור של איורים: האסיפה של רשת מלאה ניתן להשיג תוך פחות מ-10 דקות, בעוד ש- 3D של מבנים מקבילים עשוי לקחת שעות בשל מחיקה סדרתית.
  • (FLT:0) מרביידיה ומבנים אנזוטרופיים:03FLT:1 על ידי מעבר בכיוון שדה או באמצעות סוגים מרובים של מגנטים, ניתן לבנות מבנים עם שכבות אורטוקונים - קריטי עבור העתקת האנזוטרופיה של myocardium או של שריר השלד.
  • נזק מינימלי לתאי החיים: FLT: 1 התהליך אינו כרוך בלחץ גבוה, חום או כימיקלים קשים. A 2021 סקירה שיטתית דיווחה כי יכולת לאחר הערכה של תאים נותרה מעל 85% כאשר ריכוזי MNP נשמרים מתחת 5 pg / תא.
  • (FLT:0) תאימות עם biomaterials קיימים:03:1 מגנטי biofabricationcation יכול להיות משולב עם הידרוגלס בשימוש נפוץ (collagen, fibrin, חומצה היאלורונית) ועם מאפים דה-תאיים, הרחבת הכדאיות שלה.

יישומים ברפואה רגנרטיבית ומחקר

החלפת איברים והחלפת Tissue

המטרה הסופית של הנדסת רקמות פולשנית היא יצירת החלפת איברים פונקציונליים - כגון כתמים לב, כבד lobules, או יחידות הכליות. biofabrication נחקר לייצר שריר לב עם microvasculature משולב שניתן להשתלת כדי לתקן את ה-myocardium פגומים. באופן דומה, pre-vasated pancretic הוא לבנות שריר לב בעל מבנה מוכחת משולבת ו-caration in acular-carinated אינסולין פונקציות acer-aceric.

ריפוי עור והתחדשות

פצעים כרוניים גדולים נהנים מבניינים המספקים חמצן ומסמן ⁇ s. biofabricationcation יכול לייצר גרגרי עור רב שכבתיים עם שקעים מעוצבים כי הוא פלש במהירות על ידי מארח capillaries עם יישום. ניסויים קליניים מוקדמים טופלו סרטן רגל סוכרת עם גלידות תאים מגנטיים-שדה מונחה אנדוטאלי, השגת שערי סגירה מהירה פי 2.5 מאשר טיפול.

בדיקות תרופות ומודלים

מבנה רקמות קדם פולשני משמש מציאותי במודלים vitro עבור לימוד תוספת מטבולית, אנגיוגנזה בגידולים, וחדירה לסמים.לדוגמה, ביו-fabrication של microtumor מלוטש יכול התבוננות בזמן אמת על איך doxorubicin הועבר מן הערוץ lumen לתוך המסה.

אתגרים ומגבלות נוכחיות

למרות ההבטחה שלה, ביו-פירוטציה מגנטית ניצבת בפני כמה מכשולים שיש לטפל בתרגום קליני. עומק חדירת שדות מגנטיים ברקמות צפופות מוגבל - שדות מתקלקלים במהירות עם מרחק מהמקור, מה שהופך אותו קשה ליצור ערוצים בבניית ערוצים יותר מ 2 ס"מ ללא שימוש במערך מגנטי פעיל של חלקיקים מגנטיים נוזליים.

פרספקטיבה עתידית

הדור הבא של biofabrication מגנטי יהיה ככל הנראה לשלב עם טכנולוגיות משלימים.שלב אותו עם bioprinting 3D יכול לאפשר הדפסה של מבנים תומכים רבים בעוד ההרכבה מגנטית מטפל ברשת vascular משובחת. Multi-פיזיקהs כי לחזות תנועה חלקיקים תחת שטח מורכב חלקיקים חלקיקים חלקיקים חלקיקים חלקיקים חלקיקים חלקיקים חלקיקים חלקיקים חלקיקים חלקיקים חלקיקים חלקיקים חלקיקים חלקיקים חלקיקים חלקיקים חלקיקים בתוך עיצוב "כחול נקי" - שבו הבנייה הסופית של חומרים מגנטיים, אשר עשוי להיות מכווכימות על ידי תפקוד חומרים סטנדרטיים סטנדרטיים של פעילות גופנית סטנדרטית, כמו גם על ידי אימון מגנטית סטנדרטית סטנדרטית סטנדרטית סטנדרטית של פעילות גופנית מגנטית סטנדרטית של פעילות גופנית סטנדרטית, אשר עשוי להיות מכובשה, כמו פונקציות מגנטית של פעילות גופנית סטנדרטית של פעילות גופנית מגנטית של פעילות גופנית מגנטית של פעילות גופנית יעילה.

(ב) [ה]] [ה]] [ה]]], [ה]], [ה], [ה]], [ה]], [ה]], [ה]]]]], [ה]], [ה'], [ה']'[ה']'[ה']']'[ה']'[ה']']'[ה'[ה']']']'[ה']']'[ה'[ה']'[ה'[ה'[ה'[ה']'[ה'[ה']']'[ה'[ה']'[ה'[ה']']']'[ה']']'[ה'[ה'[ה']']']']']']'[ה'[ה']']'[ה']']'[ה']']'[ה'[ה']']'[ה'[ה']'[ה']']'[ה']']'[ה'[ה'[ה'[ה'[