Kalp hastalığı dünya çapında ölüm nedenidir ve hız vericiler genellikle suboptimal için gelen milyonlarca hasta için yaşam kurtaran bir müdahaledir ve üç boyutlu (3D) Biyograflama, bu sınırlamaları tedavi eden dönüştürücü bir teknoloji olarak ortaya çıkmaktadır.

3D Bioprinting nedir?

3D biyoprinting, bilgisayar destekli tasarımı (CAD) kullanan bir katkı maddesidir ve üretim sürecinde hücreye uygun olmayan sistemler, biyoakonomiye, büyüme faktörleri ve diğer biyomalzemeler dahil olmak üzere üç boyutlu yazıcılar ve stereotipik yöntemlere sahiptir.Her yaklaşım, üretim sürecindeki farklı ticari-yaratıcılar ve işlemeler arasında ayrı bir işlem sunar.

Ek olarak, bir yazıcı başı, arabacık yamaları veya yol açtığı gibi daha büyük yapılar oluşturmak için uygun hale gelir.Inkjet biyokütücüler küçük bir biyodinkülütücüler oluşturmak için, yüksek çözünürlük sunmak ancak daha düşük hücreli kırıklıkları sunmak için uygun bir şekilde depolanır.

Biyoink seçimi kritiktir. Hidrogels, alginate, jelatin, hipnozik asit veya decellularize ekstra hücreli matrix (dECM) hücre hayatta kalma ve çoğalmayı destekleyen bir mikroleştirme sağlar. Araştırmacılar bu tür politanolojen nanotüpler içeren nanotüpler veya bozulma oranları sunar.

Pacemaker Bileşenlerinin Eleştirel Rolü

Modern bir hız makinesi üç birincil bileşenden oluşur: nabız jeneratörü (bir akülü cebinde implante edilen bataryaya bağlı olarak) bir veya daha fazla tahrik (kalıcı teller, elektrik dürtülerini kalbine teslim eden), ve elektrotlar (örneğin, pul jeneratörleri ile temasa geçen iletken ipuçları, sistemin en küçük ve daha verimli hale gelir, sert olmayan bir vücut elektrotları arasındaki sertleştirici engeller.

Enfeksiyon başka bir büyük komplikasyondur. Büyük bir yabancı vücudunun varlığı, bakteriyel kolonizasyon için bir yüzey sunar ve biyofilm oluşumu, tüm sistem ekstraksiyonunu kullanarak - yerli dokularla birlikte iyileşen arayüz oluşturmak için gerekli olan yüksek riskli bir işlemdir.

3D Bioprinting Enables Custom Pacemaker

3D biyoprinting, üç anahtar avantaj üzerinden dıştan gelen parçaların temel eksikliklerini ele alır: kişiselleştirilmiş anatomik uyum, üstün biyokompatlanabilirlik otomatik hücre kaynakları aracılığıyla, ve yeni elektrod geometrileri için hızlı tasarım.

Kişiselleştirilmiş Fit ve Anatomik Eşleme

Preoperatif görüntüleme - türdeki tomografi (CT) veya manyetik rezonans görüntüleme (MRI) gibi - bir hastanın kalp odasının tam olarak endokarnalı yüzeyine uygun şekilde depolanabilir. Örneğin, bir pacing, akorunma kasları ve intravatriküler septum yeri.Bu anatomik veriler, hastamın bir duvar kağıdına tam olarak uygun olarak daha düşük bir elektrotiğe dönüştürülür.

Bazı kanıt-konsep çalışmaları, kalp implantları için özel biyoparlamanın fizibilitesini göstermiştir.In Wake Forest Institute for Rejeneratif Tıp için, araştırmacılar hasta MRgel tabanlı yapıtları hasta MRG verilerinden şekillendirdi ve bunları indüklenen pluripotent kök hücre (iPSC)-derived kardiyomisitleri ile paylaştılar.

Biocompatability and integration with Host Tound

Belki de 3D biyoküresel bileşenlerinin en dönüştürücü yönü, hastanın kendi biyopsikiyatrlarının (örneğin, bir pasif metal elektrot yerine, biyolojik bir tampon, aktif olarak tümite ve fibroblastların) kendi biyopsisiyonel formasyonlarının (örneğin, iPSC'lere yeniden programlanmış bir şekilde yeniden programlanmış) sonucun ortaya çıkarılması ve bu hücresel bileşeninin biyolojik bir tampon, aktif olarak bütünleştirilmesi ve myocardyumun ve teşvik edilmesi ile bütünleştirilmesi ve dışsal hücrelerin güçlendirilmesidir.

Biyomalzemeler burada iki rol oynar: Hidrogel scaffold mekanik destek sağlar ve şekli tanımlar, gömülü hücreler zamanla matrixi yeniden şekillendirirken, kademeli olarak onu ana doku ile değiştirin.Anatolu büyüme faktörü (VEGF) ve insülin benzeri büyüme faktörü-1 (IGF-1) sadece elektrik taşımaz, aynı zamanda patolojik değişiklikler yapmak için baskılanır ve implante edilen hücrelerinpoptozunu önler. Uzun vadeli hedef sadece "tevü" bir hız makinesidir.

Pacemaker Leads ve elektrotlar için Bioprinting'te ilerlemeler

Elektronik işlevselliğin biyoprinted yapılara başarılı entegrasyonu, 10 S /m'in elektriksel iletkenliği ile% 90'ın üzerinde (FLT) kullanılabilecek bir bileşik biyoinköpürücük geliştirdi.

Başka bir umut verici yaklaşım, birkaç mikrometreye kadar lifler üretiyor, yüksek derecede göz ardı edilebilir, esnek bir pesit dokuya sahip olan mikro ölçekli polimerik scaffolds'ı üretmek için kullanılıyor. 2024 çalışma ile kombine edilmiş bir policaprolac (PCL) yapısal bir temel, bir PEDOT:PSS taşıyıcısı, iki ay boyunca yakalanan bir dışlanmış bir iç içe dönük bir çalışma.

Araştırmacılar ayrıca, pacing vektörünü optimize etmek ve birden fazla noktayı aynı anda kalpteki birçok noktayı teşvik edebilecek tam biyoprinted elektrode dizilerini araştırıyorlar.Bu yetenek, sol ve insulating inks ile çok değerli olabilir, bipolar veya multipolar elektrotlar elektrotlar oluşturmak mümkündür.

Meydanlar ve düşünceler

Dikkat çekici ilerlemeye rağmen, laboratuvardan klinike kadar 3D-bioprinted speedmaker bileşenleri çok sayıda engel içerir.En acil meydan okuma dayanıklılık. Biyolojik malzemeler, özellikle hidrogels, poliglycolic asit (PGA) ve polikonik asit (PGA) gibi sınırlı mekanik güç ve dere sahip olmak zorundadır, biyoküresel bir şekilde yapılanma işlemi de mekanik bir şekilde yenidenjeneratif bir şekilde çoğaltılmalıdır.

Elektriksel istikrar başka bir endişedir. Çeşitli ay boyunca iletkenlik ağlarına güvenen hidrojektif hidrojezitler, ancak aynı zamanda biyo-integrasyon faydalarını da azaltabilmektedir. Uzun süreli bir dış tabaka, geleneksel metal alaşımların yaptığı kalıcı bir iletkenliğe sahiptir - bu tür bir engel katmanı sunar, ancak bu tür bir hayvan modellerinde test edilebilir.

Sterilizasyon, canlı bileşenler için eşsiz bir problem sunar. Standart sterilizasyon yöntemleri - ESP oksit, kumar, reradiasyon, otoklavuz - temiz bir oda ortamındaki septik üretim, ancak bu süreci klinik hacimlere ölçeklendirmek pahalı ve lojistik olarak zorlanır. süperkrejik karbondioksit (scCO2) hücreli oksijenli mikroorganizmalar koruma konusunda söz verdi.

Düzenleme yolları da dikkatli bir navigasyon gerektirir. Yaşam hücrelerinin dahil edilmesi gereken hız karıştırıcı bileşenler, yalnızca elektrik güvenliği ve mekanik güvenilirlik değil, aynı zamanda hücre dışılığın yokluğu ve dünya çapındaki benzer ajanslar )[Döneticileri için test gereksinimleri daha kapsamlıdır. Şirketler sadece elektrik güvenliği ve mekanik güvenilirlik göstermemelidir.

Maliyet bir bariyer olarak kalır. Sabırlı hücreleri kullanarak kişiselleştirilmiş biyoprinting, hücre izolasyonu, yeniden programlanması, genişleme ve kalite kontrolü içeren, nadir anatomiler veya yetişkinler için birkaç dolara mal olur - daha geniş kullanım koşulları mümkün olabilir.

Future Prospects ve Klinik Çeviri

İleriye bakıldığında, 3D-bioprinted speedmaker bileşenleri için nihai vizyonu, tümleşik biyoprinted speedmakers kullanmak için yol açan ve elektrotların ötesine geçer. Biyoprinted nab jeneratörü, kandaki enerjiyi üreten ve oksijeni ortadan kaldıran bir biyoyakıtlı hücreyi bir diğer futuristik konsepti, normal ritmi ortadan kaldırır - ikinci bir prosedürden kaçınan bir sonraki işlemden kaçınan yaşam kurtarıcı seçeneği.

Sert telli için ihtiyaç duyulan hız vericileri tamamen ortadan kaldırmak için kablosuz güçlendirici teknolojiler, kalp duvarı ile entegre edilmiş ve dış bir kemerle desteklenen bir biyoprinted hız vericileri tamamlayabiliyordu.Böyle sistemler akademik laboratuarlarda araştırılıyor, küçük hayvan modellerinde esnek, basılı tırnaklar kullanarak kablosuz bir şekilde görüntüleniyor.

Klinik çeviri muhtemelen aşamalarda gerçekleşecektir. İlk insan dışı uygulama, mevcut izinlere önemli ölçüde eşdeğer bir şekilde yol açma planlanabilir.Bir sonraki adım, Biologics Lisans Uygulamasını (BLA) ve faz I / II denemelerini canlı hücreler olmadan geliştirmek için biyokütle kullanarak, bir Sınıf II cihazı olarak onaylanabilir.

Akademik tıp merkezleri, biyoprinting şirketleri (örneğin, Organovo, CELLINK, 3D Bioprinting Solutions), ve tıbbi cihaz üreticileri (örneğin, Medtronic, Abbott, Boston Scientific), beş yıl içinde yapılan bir konsorsiyumu tamamlamak için gerekli olacaktır.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

3D biyoprinting, otologlu canlı hücrelerin en kalıcı eksikliklerini yeniden şekillendirmeye hazır: zayıf, yabancı vücut yanıtı ve enfeksiyon riski.Bir sonraki klinikte yatan 3D biyografi ve elektriksel olarak işlevsel hale getirme yeteneği hızlayıcıları ile birlikte, yenilenen klinik uygulamaları tekrarlayan standart uygulamadaki standart dışı uygulamaları iyileştirmeler için, standart olmayan uygulamaları iyileştirmeler için tekrar eden klinik uygulamaları iyileştirme yeteneği ile tekrarladı.