נזקי קרטל וצורך באסטרטגיות תיקון מתקדמות

קרטלאז' הוא רקמת חיבור מיוחדת המיישרת את הקצוות של עצמות במפרקים, המספקת משטח חלק, שופע, שופע עבור articulation ופועלת כמגרש הלם.בניגוד לרקמות רבות אחרות בגוף, לטרחוס יש יכולת פולשנית מוגבלת של תורמות שתן מורכבות עבור דלקת מפרקים עצמית, בשל האופי הנשיפה, צפיפות תא נמוכה, ואת המחזור האיטי של עודף שלה (כולל דלקת מפרקים), אוסטיים מתקדמים, אוסטיים, אוסטיים, אוסטיים, לעתים קרובות, אוסטיים דלקת מפרקים דלקת מפרקים, וכתוצאה מכך, אוסטיאוסטיים דלקתיים, אוסטיים דלקתיים, אוסטיים דלקתיים, וכתוצאה מכך, אוסטיים דלקתיים דלקתיים דלקתיים, וכתוצאה מכך, וכתוצאה מכך, אוסטיים דלקתיים דלקתיים דלקתיים, אוסטיאוסטאוסטיאוסטיאוסטיים דלקתיים, כאב דם דלקתיים מתקדמים, כתוצאה מטראומה, או דלקתיים מתקדמים, אוסטיים, אוסטיים דלקתיים, אוסטיאוסטיאוסטאוסטיאוסטיים, כתוצאה מטראומה, אוסטיאוסטיאוסטיאוסטיים מתקדמים, כתוצאה מטראומה, וכתוצאה מכך, אוסטיאוסטיאוסטיאוסטרופליים מתקדמים, וכתוצאה מכך, אוסטיאו

הנדסה ⁇ כבר זמן רב נרדף כחלופה, מכוון למרקם מבנים חיים, פונקציונליים cartilage כי יכול לשחזר את ההומוסטזה המשותפת.עם זאת, גישות מבוססות פיגומים קונבנציונליים לעתים קרובות נאבקים לשכפל בדיוק את הארגון המרחבי של chondrocytes ו- ECM רכיבים קריטי עבור חוסן מכני ותפקוד ארוך טווח.זה הוא המקום שבו bioprintsrated לייזר מציע יכולת לשנות.

מהו Bioprinting לייזר (LAB)?

ביו-הדפסה לייזר היא טכניקת ייצור ללא מגע, שאינה מגע, המשתמשת דופקי לייזר ממוקדים כדי להפקיד חומרים ביולוגיים על תת-קרקעית. במערכת LAB טיפוסית, לייזר מופול (לעתים קרובות בטווח אולטרה סגול או ליד-infrared) מתמקדת על מנת להחליק מוסט עם שכבה דקה של ביוקאק - תערובת של תאים, צמיחה, לייזרים, ו-ידי לייזרים מתחת ל- acreshkein).

בהשוואה ל- inkjet או Emprinting מבוסס-העת, LAB מציע מספר תכונות ייחודיות. inkjet bioprinting מסתמכת על מתמריצים תרמיים או ⁇ חשמליים כדי להזריק טיפות, אשר יכולים לכפוף לתאי לחץ תרמי או כוחות Shear אשר דורשים צפיפות תאיים רבים. Extrusion bioprinting, בעוד מסוגל לבנות מבנים גדולים יותר, בדרך כלל מניבים פתרון נמוך יותר ויכולים גם לגרום לסיכון גבוה לאפקטים לאפקטים לתופעות לוואי גבוהות יותר, אך ורקמות תאים, אך ורקמות תאים בטווח איטי יותר, אך ורקמות, ללא הרף, ללא הרף, ללא הרף, ללא הרף, ללא הרף, ללא הרף, ללא הרף, ללא הרף, ללא הרף, הוא גורם ל-ידי תאים גבוהים יותר, ללא הרף, ללא הרף, ללא הרף, ללא הרף, ללא הרף, ללא הרף, עם תאים גמישים של תאים גמישים, ללא הרף, ללא הרף, ללא הרף, עם תאים גמישים של תאים גמישים, ללא הרף, עם תאים גמישים של תאים גמישים, עם תאים גמישים, ללא הרף, ללא הרף, ללא הרף, כאשר הם בעלי טווח ביולוגי גבוה של תאים גמישים, ללא הרף, ללא הרף, ללא הרף, אך ורקמות גבוהה של תאים

מכניזם בפירוט

משך הדופק בלייזר הוא בדרך כלל בטווח ננו השני עד להיקף השניות, להבטיח כי האנרגיה מועברת כל כך מהר כי נזק תרמי לביוינק הוא רשלני.שכבת הספוגה ממלא תפקיד קריטי: זה חייב להמיר ביעילות אנרגיה קלה לכוח מכני ללא זיהום של bioink. Gold או titanium דק סרטים הם אפשרויות נפוצות כי הם biocontent biostras לתוך שכבת לייזר מנקה, יכול להיות מכווץ תאים קמצומים אחד.

מדוע LAB הוא במיוחד עבור הנדסת מכונות קרמיקה

אדריכלות זונאלית של Native Cartilage

כלי רכב אמנותיים בריאים מאורגנים לאזורים נפרדים: האזור השטח השטחי (tangential), אזור האמצעי (transitional), האזור העמוק (חיצוני), ואזור הקרחוס החמצן (שטח) בכל אחד מתכונות אזור בפונדרוציטים, צפיפות, היערכות, ורכב ECM (למשל, סוג של קולגן II והתפלגות שטחית).

שיטות פיסול ארכיוניות לעתים קרובות לייצר מבנים הומוגניים שלא מצליחים לשכפל את הארגון השכב הזה, המוביל לביצוע ביומכני ואינטגרציה suboptimal. LAB מצטיין ביצירת מבנים heterogenous, רב-zone על ידי בדיוק שונה את הרכב ואת סוג התא של הביו-ink בכל שכבה מודפס.

זמינות גבוהה והכחשה

התחדשות קרטלאז דורשת צפיפות גבוהה של צ'ונדרוציטים קיימא כדי לשמור על ECM ולתמוך בתפקוד רקמות לטווח ארוך. מנגנון ההזרקה העדינה של LAB מבטיח כי יכולת התא תישאר מעל 90% גם לאחר הדפסה של שכבות מרובות, בעוד שיטות המבוססות על extrusion לעתים קרובות לראות ירידה מתחת 80% בשל כוחות Shear ממושכים.

נזק מיני וטבע ללא מגע

מכיוון ש LAB הוא שיטה שאינה מגע, אין סיכון של כריתת או זיהום, ואת תהליך ההדפסה אינו מפריע פיזית לתאי המופקדים.זה חשוב במיוחד כאשר עובדים עם סוגים תאים עדינים, כגון צ'ונדרוציטים ראשוניים מתורמים קשישים או או או אוסטיאוארתריים, אשר עשויים להיות יותר שבריריים.

Bioinks for לייזר-מרוצה Bioprinting of Cartilage

הבחירה של ביוינק היא חשובה ב LAB, שכן היא חייבת לספק קריטריונים מרובים: זה צריך להיות ביו-אי לא עקבי, לאפשר את יכולת גבוהה התא במהלך הדפסה, לספק מיקרון-סביבה מתאימה עבור chondrogenesis, ו crosslink לתוך בניין יציב עם תכונות מכניות לחקות cartilage.com bioinks המשמש עבור cartilage LAB כוללים:

  • (FLT:0) אלג'ינראטפל 1 (A) – פולישביד נגזר באופן טבעי שג'ל בנוכחות של מושגים סידן.הוא מציע יכולת הדפסה מעולה וכדאיות גבוהה של תאים, אבל יציבות ארוכת טווח וחוסר מוטיבים בעלי תאים יכולים להגביל את ה- ECMposition.
  • (FLT:0)Gelatin methacryloyl (Gelcio) FLT:1 - נגזרה של ג'לטין המספק רצף sRGD peptide, קידום קבצים מצורפים תאים והפצת. GelMA שימשה באופן נרחב ב LAB עבור cartilage, עם קשיחות מכנית טונה על ידי התאמת מידת ה-Ulation וחשיפה UV.
  • (FLT:0) חומצה היאלורונית (HA)ראהFLT:1) - מרכיב מרכזי של cartilage ECM. HA-based bioinks (שלעתים קרובות שונה עם methacrylate או קבוצות thiol עבור crosslinking) תמיכה chondrocyte phenotype ולקדם ייצור של סוג II קולגן ו aggcan HAG יכול להיות משולב עם ננופולגיות כדי לשפר את ההדפסה.
  • (FLT:0) ,Decellized cartilage ECM (DECMrea)FLT:1 - ביוינק פופולרי יותר ויותר נגזר מרקמות cartilage לאחר הסרת מרכיבים סלולריים. dECM שומרת על רמזים ביוכימיים הילידים (collagen, glycosaminoglycans, גורמי צמיחה) וראתה תכונות גבוהות יותר chunintive.BEC של biomans הוכיחו in virksungs.coms.
  • (FLT:0)Composite bioinksFLT:1 - שילוב חומרים מרובים כדי להשיג הן הדפסה והן פונקציונליות ביולוגית.לדוגמה, שילוב חלקיקים מחזר (למשל, hydroxyapatite, ננוקליות) לתוך גלמה או HA יכול להתאים טוב יותר את המודוליבי של cartilage Native.

אתגרים והגבלות נוכחיות

עלויות ציוד ועלויות באמצעות

אחד החסמים המשמעותיים ביותר לאימוץ נרחב של LAB הוא העלות הגבוהה של מערכות לייזר, אופטיקה, ורמות דיוק תנועה. מתקני LAB המסחריים יכולים לעלות מאות אלפי דולרים, הגבלת הגישה בעיקר למעבדות מחקר ממומנות היטב.בנוסף, טבע ירידה של LAB הופך אותו לאט יותר מאשר הדפסה המבוססת על סטריון כאשר גדול, בנייה קלינית, גדול, מנקה, הם ממוקדים ברזולוציה גבוהה יותר, ללא מגבלות לייזרים, ללא מגבלות גבוהות יותר, באמצעות רזולוציה גבוהה יותר, 000.

סטנדרט bioink Standardization

אין ביונק יחיד "best" עבור cartilage LAB; ניסוחים אופטימליים תלויים באזור היעד, תכונות מכניות הרצויות, ואת הפרמטרים הדפסה.חוסר סטנדרטיזציה זה מקש על השוואת תוצאות על פני מחקרים ולתרגם הצלחה בקנה מידה מעבדה לייצור קליני. יתר על כן, ביו-inks רבים דורשים שיטות מיוחדות לקישור (למשל, אור UV, תאורה, סידן, תגובות zymatic) כי יש לשלוט בזהירות על מנת למנוע נזק לא תאים לא רצויים או למנוע נזק.

תאים סורקינג ו-Potype Stability

צ'ונדרוציטים ראשוניים מתורמים מבוגרים נוטים לדעוך לתוך פנוטיפ פיברבסטי כאשר הורחב בתרבות מונושכבת, לאבד את היכולת שלהם לייצר ECM ספציפי לחוספס, בעוד LAB יכול להדפיס משקעים גבוהים של תאים כאלה, decompiation נשאר אתגר. חלופות כוללות שימוש בתאי גזע mesenmal (MSC) מעצם העצם או adipose, אשר יכול להיות רקמות לכיוון של חומרת שומן (כמו β) עם זאת, עם זאת, עם זאת, עם זאת, עם זאת, עם זאת, 000) עם זאת, עם זאת, 000) עם זאת, 000 של גזע cgic).

ואספקה תזונתית ואספקה

קרטלגיל הוא avascular, אבל מבנים עבה מונדס (>1-2 מ"מ) עדיין סובלים מחמצן ו ⁇ מזין כי פשרה של התא באזור הליבה, ההחלטה הגבוהה של LAB ניתן לנצל כדי להדפיס microchannels או לשלב גורמים פרו-אנגיוגניים כדי לשפר את העברת המסה, אבל אסטרטגיות אלה עדיין יש עדיין להיות מאומת במלואו עבור cartilage. כמה קבוצות חוקרות להשתמש ב-Freicstogine מאוחר יותר.

אינטגרציה מכנית ארוכת טווח

גם אם מבנה ביו-מוטבע יש תכונות מכניות מצוינות, זה חייב להשתלב עם רקמת המארח לעמוד בפני כוחות משותפים לאורך זמן.ממשק בין המבנה לבין ה-Cartilage / עמוד השדרה הוא נקודה חלשה שבה מתרחשת לעתים קרובות היכולת של LAB להפקיד בדיוק ⁇ של תאים ו- ECM רכיבים בממשק עשוי לשפר את האינטגרציה, אך מחקרים בעלי חיים קפדניים עדיין נדרשים.

כיוונים עתידיים ב LAB עבור קרטלאז'

שילוב עם Stem Cell Technology

תאים צמחיים בשפע (iPSCs) ו MSCs הם מקורות תאים מבטיחים לתיקון קלחוס. LAB יכול בדיוק דפוס תאים אלה יחד עם ⁇ s גורם צמיחה ספציפיים כדי להנחות את הגוון שלהם לתוך chondrocytes ספציפיים באזור. מחקרים אחרונים הוכיחו כי הדפסה משותפת MSCs עם TGF-β-β-β-β-relting microparticles משפר את chgenlyd ו- CMpositions.

ב-Situ Bioprinting

גישה עתידנית אך מתפתחת במהירות היא להשתמש ב- LAB ישירות בתוך המפרק במהלך ניתוח Arthroscopic. Handמוחזקים מכשירים LAB מפותחים שיכול להדפיס התאמה אישית, תא-לדן על האתר עם דיוק גבוה.זה יבטל את הצורך בדלקת טרום-fabrication ובהתאמה עצמית, המאפשר תיקון מיידי.

הדפסה רב-חומרית וגביעה

LAB מתאים באופן טבעי להדפסה רב-חומרית מכיוון שניתן להשתמש בלייזר זהה עם שקופיות התורמות מרובות, כל אחד המכיל ביוינק שונה.על ידי מעבר מהיר בין שקופיות, מבנים ניתן לבנות עם ⁇ ⁇ מתמשכים או דיסקרטי של סוגים תאים, גורמי צמיחה, ונכסים מכניים.עבור ⁇ , זה יכול להיות מתכוון הדפסה של מבנה שבו הנוקשות עולה בהדרגה מן האזור השטחי העמוק, מחקה קרוב מאוד MPa עמוק באזור MPa (מ- 10a עמוק).

שילוב עם Machine Learning and Process control

הכדאיות של LAB תלויה בפרמטרים רבים: אנרגיה לייזר, משך הדופק, מרחק מיקוד, טמפרטורה תת-קרקעית, ואלגוריתמים של למידת ביוינק יכולים לייעל את הפרמטרים האלה בזמן אמת, באמצעות משוב ממצלמות וחיישנים כדי להתאים את גודל הניקוד, צפיפות התא, ואת הדיוק.זה יכול להאיץ מאוד את התרגום של LAB ממחקר לייצור קליני.

מסקנה

ביו-הדפסה לייזר התפתחה ככלי רב עוצמה עבור הנדסת רקמות טרחוס, המציעה פתרון שאין כמוהו, יכולת תאים ושליטה מרחבית. על ידי מתן ייצור של zonal, מבנים heterogenous כי לחקות את הארכיטקטורה של הילידים של בקרת עורקים, LAB מתייחס רבות של מגבלות של טכניקות מבוססות פיגמנטליות מסורתיות, בעוד קשור עלות, באמצעות ביופוטנציה, אופטימיזציה לטווח ארוך, ותהליך מתמשך של דלקת פרקים גמישים, הם עדיין, טיפול פסיכולוגיים, אשר עלולים, טיפול פסיכולוגיים, אשר עלולים, ולפתח מיליוני תאים פונקציונליים, ולפתח טיפול פסיכולוגיים, טיפוליים, טיפול פסיכולוגיים, טיפוליים, טיפוליים, ולפתח, טיפול פסיכולוגיים, טיפול פסיכולוגיים, טיפול פסיכולוגיים, ולפתח, טיפוליים, טיפוליים, טיפוליים, טיפוליים, טיפול פסיכולוגיים, טיפול פסיכולוגיים, טיפוליים, טיפול פסיכולוגיים, ולפתח, טיפול פסיכולוגיים, טיפול פסיכולוגיים, ולפתח, ומשתנים, טיפול פסיכולוגיים, טיפול פסיכולוגיים, טיפול פסיכולוגיים, טיפול פסיכולוגיים, טיפול פסיכולוגיים, טיפול פסיכולוגיים, טיפול פסיכולוגיים, טיפול פסיכולוגיים, טיפול פסיכולוגיים, טיפול פסיכולוגיים, טיפול פסיכולוגיים, ומשתנים, טיפול פסיכולוגיים, טיפול פסיכולוגיים, ומשתנים

(ב) ב[[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]