Giriş: 3D Bioprinting for Cartilage Rejenerasyonu için Söz konusu

Travma, osteoartrit veya kongenital kusurların zararları, ancak mevcut klinik seçenekler yetersiz kalıyor. Geleneksel tedaviler -mikrorakasyon, otologktrüksiyon (ACI), ve osteokondral tümograftlar - daha düşük mekanik özellikleri ile biyokimyasal olmayan bir biyografyanın tüm özelliklerini yeniden yapılandırarak, biyoküresel bir şekilde yeniden şekillendiren bir biyolojik dönüşüme karşı, biyoküresel olmayan bir yöntem olarak ortaya çıkıyor.

3D Bioprinting of Cartilage

Optimal Bioinks Geliştirme

Biyoink, scaffold, cep teslimat aracı ve biyokimyasal kue for doku formasyon için hizmet eder. Cartilage bioinks aynı anda yüksek hücre viability, korondrojenik farklılığı, yerli ekstracelluler matrisi (ECM) kompozisyonu ile eşleme ve baskı için oar-inning özelliklerine sahiptir, ancak mükemmel bir şekilde çapraz bağlantı bulmaz.

Son zamanlarda yapılan çalışmalar sentetik polimerleri (örneğin, polietilen glycol, policaprolactone) ile hücre dostu mikronvironlar korurken doğal polimerler ile mekanik performans geliştirmek için odaklanır. ek olarak, [[Düzüksel olmayan büyüme faktörleri TGF-Fe3 ve BMP-7 kontrollü salıverir formülasyonları ) baskılı yapı içinde korelasyonları artırmak için ek olarak, ancak doğru spatioteoral sürüm profili elde etmek için doğru spagzofal olmayan.

Yerli Mekanik Özellikler

Hyaline kartilage olağanüstü mekanik davranışlar sergiliyor - yüksek sıkıştırıcı modulus, düşük sürtünme ve viskolesticity - bu, nanofibrillated hücreli veya elektrospun policaprolactone dizileri gibi, çoğu hidrojektif biyoinks, 100 kPa'nın altında modüle ile çalışır.

Bu konuya hitap etmek için stratejiler, post-printing çaprazlinking (enzymatic, onik, fotoğraf) ve ko-printing ile stres dağılımını geliştirmek için yedek yapılar oluşturmak için. ancak aşırı bağlantı cep telefonunu azaltılabilir ve besleyici diffüzyonu azaltabilir, araştırmacıların mekanik bütünlüğü ve biyolojik performansı azaltmasını teşvik eder. ”

Baskı sırasında hücreler ve Viability

Autologous chondrosits en doğrudan hücre kaynağıdır, ancak sayıları sınırlıdır ve uygun cues altında fibroblast benzeri hücrelere ayırmaktadırlar. Mesenchymal kök hücreler (MSCs) kemik iliğinden elde edilir, adipozyum daha ölçeklenebilir bir alternatif sunar ve farklı şekillerden dışlanma riskini gerektirir.

Hücre tipinin ötesinde, baskı süreci kendisi stres getiriyor - merkezi nekrozoflarda, UV maruz kalmalarında işitme gücü ve uzun süreli kullanım süreleri boyunca - bu, viability. Tipik hücreli zarı azaltabilir.) İki foton polimerizasyon) ile, hangi yumuşak geçişler, mikrofloresantrik biyografileri iyileştirmeye olanak tanır.

Vascularizasyon ve Nutrient Diffüzyon

Cartilage, sadece sinovial sıvıdan gelen difüzyon yoluyla nadir bir özelliktir, bu da doku mühendisliğinin bazı yönlerini basitleştirirken, kritik bir boyut sınırı yaratır - şu anda yaklaşık 5 mm kalınlığında - yapı merkezindeki hücreler mikro kanaldan ölmeye hazır. büyük biyoprinted gresyonlar işlevsel bir damar ağı veya alternatif taşıma mekanizmaları gerektirir. Araştırmacılar, çöpçü malzemeler (örneğin, Pluronic F127, agarose) ile karıştırılır.

Başka bir yaklaşım, [Dönetici:0) prevaskülerizasyon), kondüktör endotel hücreleri tarafından inşa edilen veya VEGF gibi anjiojenik büyüme faktörlerini kullanarak, host gemilerin zaman içinde graftını tekrarlaması, ancak süreç yavaştır ve eşitsiz dağıtım sonucu olabilir.

Host Tound ile entegrasyon

Biyograflı bir araç yapımı doğru şekli ve mekanik özelliklerine sahip olsa bile, doğal osteokondral kemikten ve altkondral kemikten inme ve recurrent pain.Çok-malzeme, biyointerface oluşturmada zorluk yatıyor, doğal osteokondral gradient - X geçişine erişen ve yüzeysel bölgeye geçiş yapmak için son derece zorlu bir şekilde zorlanır.

Ev sahibi dokunın enzymatik sindirilmesi, yapıştırıcı hidrojektelerinin uygulanması veya yapıdaki kemik tarafında basılı metaloid proteinler, hücre göçü ve matrisi yeniden modellemeyi teşvik edebilir. ek olarak, [[Düzgömürücüler[Döneticiler)

Düzenleme ve Scalability Hurdles

Çeviri açısından, 3D biyoköpektif kartilaj, kombinasyonlu bir ürün olarak düzenleyici sınıflandırma ile karşı karşıya kalır (biyomal + hücreler + baskı cihazı), birden fazla ajansdan onay almak (FDA, EMA, vb.) Farklı kontrol noktaları için standartlar oluşturmak, kapalı sistem biyografları, kalite kontrol noktaları ile, bu işlem için hala geçerlilik süresine sahip olmalıdır.

Future Perspektifler ve Fırsatlar

Sonraki -Generation Bioinks

Biyoinkslerin bir sonraki dalgası, ana kartilasyonun askatomik kolonyal kolonyal mimarisine kıyasla, elektrospinning veya mikrofluidiceks ile üretilen nanofiberlerin tümü, yüksek çözünürlükte bulunan ve matrisin bozulmasına yol açabilir.[Döneticileri değiştirmiş).

Başka bir heyecan verici yön ise:0)stimuli-responsive bioinks[Döneticileri ile vücut sıcaklığına maruz kalma, pH veya enzimlere maruz kalma konusunda faz değişiklikleri geçiren, bu "akıllı" biyoinks, minimal bir şekilde enjekte edilebilir ve sonra situ'da bağlantıya bağlanabilir ve sonra odak kusurların cerrahi teslim edilmesini kolaylaştırabilir.

Gelişmiş Baskı Teknolojileri

Multi-Mal ve Gradient Bioprinting

Tek bir yapı içinde birden fazla biyoinks baskı, yüzeysel bölgenin rekreasyon mimarisinin rekreasyonunu sağlar. Örneğin, sert, mineralize ink for the Bone stage, a gradient of crosslinking yoğunluk for the Transition region, and a softer, proteoglycan-rich ink for the Surface region can be deposited in one process. New printhead design, like conic nodes, enable continuous gradients without effects.

Yüksek Çözünürlük ve 4D Biyoprinting

Yüksek çözünürlüklü biyoprinting teknikleri – iki foton polimerizasyon gibi, multifotozografi ve dijital ışık işleme (DLP) - karmaşık hücresel algoritmaların ve damar benzeri kanalların üretimini sağlar. Dış stillere yanıt vermek için daha yavaştır (örneğin, mekanik bir yük)

Stem Hücre Teknolojisi ile entegrasyon ve Gen Editing

Kombinasyon modellerini birleştirmek veya baskılı gresyon özelliklerini artırmak için eksperatif kök hücreler (iPSCs) ve CRISPR/Cas9 gen düzenleme, hastalık bazlı kartilasyon modellerini oluşturmak veya baskılı greftlerin tedavi özelliklerini artırmak için olanak sağlar. Örneğin, MSCs veya iPSCs aşırı ifade etmek için düzenlenebilir). lubricin).

Kişiselleştirilmiş Tıp ve Hasta-Specific Grafts

3D biyoprinted arabatilage için nihai vizyon, özel bir biyoinküllü tedavi ile birlikte dönüştürülür (Dönetici): Bir hastanın kusuru, MRG veya CT ile görüntülenebilir ve baskılanabilir bir modele dönüştürülür ve otolog hücre özelliklerine sahiptir.O halde, bazı gruplar tam olarak yanlış şekilde anatomik performansı tahmin edebilir ve makine öğrenme algoritmalarının baskı parametrelerini optimize edebilir.

Klinik Tercüme ve Denemeler

Biyograflı kartilagenin klinik çevirisi ilerlemektedir, yavaş yavaş yavaş. Bugüne kadar, çoğu yayınlanmış denemeler ), acellular veya 3D-D-dövülmüş bir gruptan (D-siz, incelenen, on hastada inşa edilen, raporlanmış canlılar ile birlikte) bir avuç çalışma tam metinleri içerir.

Düzenleme ajansları, 3D baskılı tıbbi cihazlar ve doku-mühendis ürünleri için özel rehberlik belgeleri vermeye başladı. FDA'nın "Leapfrog to Regulationy Science" programı, biyoprinted yapılar için standart karakterizasyon yöntemlerini geliştirmek için projeler içerir. Bu kılavuzlar olgun olarak, biyoprinted araba için pazarlama yolu daha net hale gelecektir, potansiyel olarak yatırım ve klinik kabul edilebilir hale gelecektir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

3D farmasajın işlevsel olarak incelenmesi, biyoinkste bilimsel atılımların, baskı teknolojisi ve hücre biyolojisi, kalıcı klinik ihtiyaçlara hitap etmek için sürekli olarak ilham vericidir.Mevcut zorluklar -biyoink optimizasyonu, mekanik mimik, hücreli kaynaklama, entegrasyon ve düzenleyici yollarda - biyoinkslerde ilk kez ilham verici bir şekilde ürüne girilemez, genetik olarak uygulanan ilaçlar ve akıllı biyoinksler arasında çok fazla baskı ve 4D baskıya ve kök hücre mühendisliğinden, kişiselleştirilmiş gresyona kadar.