血管形成ティッシュの構成を作成する磁気生物機能の使用

磁気バイオファブリケーションとは?

磁気バイオファブリケーションは、外部の磁場を利用して、あらかじめ定義された三次元アーキテクチャに磁気ナノ粒子標識細胞または足場を組み立てる組織工学の最先端アプローチです。従来の足場ベースの技術とは異なり、この方法は、細胞レベルの精度で複雑な組織の幾何学的構造を可能にし、生物学的成分の動的かつ接触性操作を可能にします。バイオコンパテントと機能性細胞結合材料により、研究者は、その空間を制御し、方向性を調節し、方向性を変化させ、方向性を変化させ、方向性を変化させ、方向性を変化させ、方向性を変化させ、方向性を変化させ、方向性を変化させ、方向性を変化させ、方向性を変化させ、方向性を変化させ、方向性を変化させ、方向性を変化させ、方向性を変化させ、方向性を変化させ、方向性を変化させ、方向性を変化させ、方向性を変化させ、方向性を変化させ、方向性を変化させ、方向性を変化させ、方向性を変化させ、方向性を変化させ、方向性を変化させ、方向性を変化させ、方向性を変化させ、方向性を変化

磁気ナノ粒子の役割

磁気ナノ粒子(MNP)は、磁気生体認証の基礎的なツールです。典型的には、酸化鉄(Fe3O4またはγ-Fe2O3)で構成され、これらの粒子は、デキストラン、ポリビニルアルコール(PVA)、または多ポリエチレングリコール(PEG)などの生体適合性ポリマーでコーティングされ、重要な毒性なしで細胞の摂取量を確保します。それらの小型(10〜200nm)は、通常、PSP1の粒子と異なる細胞の結合を最適化し、各細胞の効率性を最適化します。

血管形成ティッシュの構成を作成する

組織工学の最大のボトルネックの1つは、厚手の構造を事前に血管化することができないことです。機能的な血管ネットワークなしで、移植のコアの細胞は、hypoxiaと廃棄物の蓄積からダイを100〜200 μmの栄養素源内で死にます。磁気生体認証は、それが、複雑な、血管構造の肥大化を促進する香水の血管チャネルの急速な形成を可能にするので、有望なソリューションとして出現しました。

なぜ血管拡張は重要なのか

エンジニアは、細胞代謝を持続させるために内部血液供給を必要とする〜500 μm よりも厚い組織を組織します。多孔質な足場に細胞をシードしたり、成長因子の勾配を使用して、多くの場合、ランダムな毛細血管の増殖、臨床的生存のために不足しているのみを生成します。磁気生体認証は、定義された直径、分岐角、および間隔でチャネルネットワークの設計を可能にすることによってこれを克服します。これらのチャネルは、エンドテルスとすぐに酸素を結合し、栄養素を生成し、供給することを可能にします。

ステップバイステップ

[]細胞または足場材料の磁気化:[]内線細胞、滑らかな筋肉細胞、または中空細胞は、粒子の内径化を可能にし、4〜24時間磁気ナノ粒子で孵化されます。また、細胞化された細胞内マトリックスまたは水力学前駆体は、MNPと混合することができます。
磁場構成の設計: 永久磁石や電磁石の配列を使用して、研究者は磁化した細胞を所定の位置に導く分野勾配を生成します。コンピュータ制御システムは、複雑なパターンを形成するために変化する動的フィールドを可能にします。
[]チャンネルのような構造にアセンブリ:[]]外部フィールドの影響下で、ラベル付きセルが移動し、磁束線に沿って整列します。例えば、磁石の線形配置は、リング状のフィールドが同心管ネットワークに上昇する一方、並列チャネルを生成できます。
[] セルが組み立てられたら、構造の配置を締めるために、架橋および安定化:[[ 加えられます。磁場は再構成を防ぐこのステップの間に維持されるかもしれません。
[ 注入と成熟:[] 構造は、数日にわたって流動度を徐々に増加させるバイオリアクターに接続されます。チャネルをせん断応力に整列するエンドテラルセル、タイトな接合とネイティブの内膜に類似したバリア機能。

事例・結果

ランドマーク2020研究では、研究者は、100 μmから800 μmまでの直径の分岐管のチャネルを含む分岐管構造を含有するセンチメートルスケールの組織構造を作成するために磁気生体認証を使用しました。灌流の14日後に、チャネルは特許を保ち、周囲のマトリックス内の有利な心臓線維芽細胞を支持しました。別のグループは、前方血管構造がマウスに潜水的に注入され、ホストの閉塞が著しく、週に1回程度の生存率が大幅に低下することを実証しました。

従来の技術上の重要な利点

超空間制御:[磁気ガイダンスは、個々の細胞や微小クラスターの微小なレベルの精度の位置決めを可能にし、ネイティブのマイクロアーキテクチャの再生を可能にし、スムーズな筋肉と動脈内膜のインターロック層など。
レイピッドの製作速度:]フルネットワークのアセンブリは10分以内に達成することができます。一方、同等構造の3Dバイオプリンティングは、シリアル堆積のために時間がかかります。この速度は、時間細胞が文化条件を外に費やす時間を減らし、生存性を向上させることができます。
[多層構造と異方性構造:[]]]フィールド方向を切り替えたり、複数の磁石タイプを使用して、真心筋または骨格筋の異方性を再現するためのクリティカルな、オルトの層と構造を構築することができます。
生活細胞への最小ダメージ:[ プロセスは、高圧、熱、または過酷な化学物質を含まない。 2021 体系的なレビューは、MNP濃度が5 pg/cell以下に保たれていると、細胞の生存率が85%以上残っていると報告した。
既存のバイオマテリアルとの互換性:[ 磁気生体認証は、一般的に使用されるハイドロゲル(コラーゲン、フィブリン、ヒアルロン酸)と、細胞化されたマトリックスと統合することができ、その適用性を拡張します。

再生医療・研究開発の応用

有機物移植とティッシュの交換

血管組織工学の究極の目標は、心臓パッチ、肝臓のロブレス、または腎臓ユニットなどの機能臓器の交換の創造です。磁気生体認証は、損傷した粘膜を修復するために移植することができる統合されたマイクロバスカルチュアと収縮性心臓の筋肉を生成するために探求されています。同様に、前血管構造の膵臓は、合成体積および分泌物が形成された動物構造体内で3週間にわたって、細胞構造体内の分泌物が増加しました。

傷の治癒および皮の再生

大きい慢性の傷は酸素を供給し、そして勾配を信号する構造から寄与します。磁気生物機能の伝染は適用のホストの毛細血管によってすぐに侵入されるパターンされた管の多層皮の接木を作り出すことができます。早い臨床試験は磁気フィールドガイドされた内皮細胞シートが付いている糖尿病性のフィートの潰瘍を、達成します閉鎖率を標準ケアより速くします。

疾患モデリングと薬物検査

血管内障組織の構成は、転移性増殖、腫瘍の血管内因症、および薬物浸透を研究するための真の生体モデルとして機能します。例えば、血管形成された微量器の磁気生体化が、どのようにしてドキソルビシンが腫瘍塊にチャネル内腔から輸送されたかのリアルタイム観察を可能にしました。そのようなプラットフォームは動物モデルに対する依存を減らし、前方スクリーニングを加速します。

現状の課題と限界

約束にもかかわらず、磁気バイオファブリケーションは、臨床翻訳のために対処しなければならないいくつかのハードルに直面しています。密な組織の構成における磁場の浸透深さは限られています。フィールドは、ソースからの距離で急速に低下し、それは注入可能な磁気配列を使用せずに2センチメートル以上のコンストラクタのチャネルを溶かすのが困難である。残留磁気ナノ粒子の細胞の細胞毒性は懸念を残します。酸化鉄粒子の長期保持は、細胞の干渉や細胞の働きが、細胞の働きや細胞の働きを促進するために、また、有機性物質のプロセスを促進します。

未来の視点

磁気バイオファブリケーションの次世代は、相補的な技術と統合する可能性が高い。 3Dバイオプリンティングと組み合わせることで、磁気アセンブリが微細な血管ネットワークを処理する間、バルク支持構造のプリントを可能にすることができます。複合フィールドグラデーションの下で粒子の動きを予測するマルチ物理モデルは、最終的な構造体形態をフィールドパラメータに基づいて整理する場所、 "blueprint-free"設計を有効にするために開発されています。さらに、磁場の活性化に変化する磁気反応ハイドロゲルを組み込むことは、ナノファクターの動作や、ナノファクターの動作を適応させることができる、このような構造体内の機能的な構造を生成する可能性があります。

[]] ジャーナルに掲載された同等誌で公開された論文の論文集()の「バイオファブリケーション]、バイオマテリアル[]]]、 [[[]]]])の文献を同梱しています。磁気ナノ粒子安全への深い潜水については、 Nanomed]、[FLT:]を参照してください。 [FLT:]、[FLT:[FLT:]]、[F]]、[FLT: [F]]]、[F]]、[F]]、[FLT: [F]、[F]、[F]]、[FLT: [[F]]]、[FLT: [FLT: [[F]]]]]、[F]、[FLT: [FLT: [F]]]、[F]、[F]、[F]、[F]、[F]、[F]、[FLT:[F]、[F]、[F]、[FLT: [[F]]、[F]、[F