Giriş: Vascularized Bioprinted Tissues
Biyoprinting, üç boyutlu yapıların üretimini mümkün kılarak doku mühendisliğini değiştirdi ve yerli insan dokularının mimarisini ve işlevini yakından test etti. Ancak, işlevsel bir damar ağı olmadan -köleler, artollar ve ve ve venles -mükemmel dokular ince kalmak için sınırlı kaldı, hipoküler tabakalar, bu makaleyi klinik dokular oluşturmak için hızla bırakabilirsiniz, bu gelecekteki teknik engeli aşmak, bu teknolojiyi açmak için yeni olasılıkları açmak.
Bioprinting nedir?
Biyoprinting, canlı hücrelerin, biyomalzemelerin ve hidrojezitler, ekstra hücreli matris bileşenleri veya diğer biyoakontucu malzemeleri kullanarak, plastik veya metalleri kullanan, biyoprodüktörleri ) kullanarak bu biyoinks katmanını kullanan bir katkıdır.
Çeşitli biyoprinting yöntemleri vardır:
- [FONT=0)Expost- bazlı biyoprinting[DÜT:1): Sürekli filament ayrıştırma, yüksek hücre arıları ve büyük yapılar için uygun.
- [FONT:0)Inkjet bioprinting[[DÜT:1): droplet- bazlı, yüksek çözünürlük sağlar ama uzun baskı süreleri boyunca daha düşük hücreli viability.
- [FONT:0)Laser-assisted bioprinting[DÜT:1): bir bağışçı kurdelesinden hücreler transfer etmek için lazer pul pul puls kullanır, mikron hassas sunar.
- [FONT:0]Stereolithography-based bioprinting[[Dönetici: 1 ): Biyoinks tabakasının tabaka tarafından fotopolimerizasyon, karmaşık mimariler için idealdir.
Her teknoloji, karar verme, bağlantı ve hücre uyumluluklarında ticaret yapıyor, ancak hepsi işlevsel dokular için aşırılık hedefine katkıda bulunuyor.
Vascularizasyonun Eleştirel Meydanlaştırılması
Doğal dokular, metabolik atıkların kaldırılması sırasında oksijen ve besin temin etmek için geniş bir kapillarma ağına güveniyor. Bu tür bir ağ yokluğu, yaklaşık 100-200 mikrometrenin difüzyon sınırına yol açıyor - bu “vaskülerizasyon sorunu”, klinik kullanım için tarihsel olarak kalın, metabolik olarak aktif dokular yaratılmasını engelledi.
Erken scaffolds'e yapılan araştırmalar, önceden bilgilendirilmiş kanallara veya büyüme faktörü salıverme yoluyla anjiyografiye eklenerek, bu tür teknikler genellikle düzensiz, kötüleşen ağlar üretmektedir. Bioprinting daha kontrollü bir yaklaşım sunar: Doğrudan desen endotel hücreleri ve hücreleri destekleyebilir (örneğin, pericytes, düzgün kas hücreleri) önceden tanımlanmış geometrilere, doğal dallama kalıpları oluşturmak için.
Vascularizasyon için Anahtar Biyoprinting Teknikleri
Sacrificial Bioinks
En başarılı stratejilerden biri, tamamlayıcı malzemeler ([0], perfusable boş tüplerin arkasında geçici bir şablon olarak basılıyor.Yapışmadan sonra Pluronic F127, jelatin ve karbonhidrat camı.Bu yöntem, kardiyak, ısıtma veya enzymatik sindirme ile işe alındı, karaciğer dokusu modellerinde patentli ağ oluşturmak için kullanılıyor.
Doğrudan Co aksirasyon
Coyel nozullar, temel materyali seçici olarak bağlantıya veya kaldırılabilir, uçoteli hücrelerden uçotal hücrelerle birlikte bir tekne benzeri kanal hattını oluşturabilir.Bu teknik verili mikroveler fizyolojik akış oranlarına dayanabilecektir.
Çok fazla Nozzle ve Microfluidic Bioprinting
Birden çok baskı kafalarıyla donatılmış modern biyoprinters, tek bir seansta farklı hücre tiplerini ve malzemeleri depolayabilir. Örneğin, bir nozul, her zamantasitlerle bir yığın doku yazdırabilir, diğer baskılar endotel hücreleri ve pürüzsüz kas hücreleri ile bir damar ağı. Microfluidic baskı kafaları daha gerçek zamanlı olarak biyoinks karıştırabilir, gradientler oluşturmak için gradientler büyüme faktörleri veya ekstraktür matrisleri.
In Situ Bioprinting
Tekrarjeneratif uygulamalar için, situ bioprinting yatak hücreleri ve biyomalzemeler doğrudan bir hata sitesine girer.S.g., CT angiography'den birlikte, yazıcı implantasyondan sonra ev sahibi dolaşımla entegre eden bir özel damar şablonunu ortaya çıkarabilir.Bu yaklaşım hala deneyseldir, ancak yeniden inşa edici cerrahi için söz verir.
Vascularized Constructs için Malzemeler ve Biyoinks
Biyoink seçimi hem baskı ve damar fonksiyonunu elde etmek için önemlidir. İdeal biyoinks hücre viability desteklemeli, yeterli bağlantı kurma izin ve doku yeniden modelleme oranına göre sıralanabilir. Common bioink components şunları içerir:
- [0]Gelatin methacrylate (GelMA))[değiştir | kaynağı değiştirilemez bir jelatin türevleri ve prodüktörleri destekleyen fotokoleksiyon).
- [FONT:0)Alginate[DÜDÜT:1): Hızlı jel ve yüksek baskı kabiliyeti sunan bir iyonik olarak birbirine bağlanan polisaccharide, genellikle hücre uyumluluğunu geliştirmek için diğer malzemelerle karıştırılmıştır.
- [FONT:0)Hyaluronic asit[[DÜT:1): anjiyolojiyi teşvik eden ve hidratlanmış bir mikroenvironment oluşturan yerli ekstracellular matris bileşeni.
- [FONT=0)Fibrin[DÜT:1): trombo-medik polimerizasyondan sonra oluşturulan doğal bir matrix, pro-angiojenik özellikleri nedeniyle genellikle damarize doku modellerinde kullanılır.
- [FONT:0) Ekstra hücreli matrix (dECM))[Dönetici dokulardan elde edilen dECM biyoinks, biyokimyasal cues bu destek tekne formasyonu ve doku özel bir şekilde farklılaşma sağlar.
Biyoinkste kullanılan endotel hücreleri, insan umif vein endotel hücreleri (HUVECs), düklenen pluripotent kök hücreli hücreler veya mikrovasküler endotel hücreleri gibi hücrelerden gelebilir.
Vascularized Bioprinted Modellerinin Uygulamaları
İlaç Keşif ve Toksikoloji
Vasculara doku modelleri, araştırmacıların dinamik bir ortamdaki ilaç testlerine daha fizyolojik bir şekilde ilgili bir platform sağlar. Örneğin, biyoprinted yapılar, uyuşturucuya dayalı karaciğer hasarına statik spheroid kültürlerden daha doğru tahmin etmek için endotelyal bir bariyerle geçmelidir.
Hastalık modellemek
Sabırlı hücreler dahil ederek, biyoparlak yapılı yapılar, antijeneratif hastalıklara özel olarak özgü phenotypes. Tumor mikroenvironments, örneğin, progöjeneratif hücreler ile biyoparlanmış ve bağışıklık hücreleri anjiyojenler incelemek için yeniden yapılandırılabilir ve antiangiojenik tedavilere cevap verebilir.
Rejeneratif Tıp
Nihai hırs implant edilebilir, damarlı dokular ve organlar üretmektir. Biyoprinted damarlı kemik greftleri, cilt yedekleri ve myocardial yamalar insan-boyutlu organlara kadar test edildi, ancak ilerleme hızla ilerliyor. Örneğin, koroner benzeri gemilerin uygulanabilir bir ağı olan biyoköksüz bir kardiyak yamalar hayatta kalmak ve işlevsiz sıçan kalplere implante edildiğinde gelişmiştir.
Mevcut Sınırlar ve Gelecek Yollar
Etkileyici ilerlemelere rağmen, damarlanmış biyoprinted dokular rutin klinik araçlar haline gelmeden önce birkaç engel aşılmalıdır:
- [FONT=0)Resolution vs. ölçeği): baskı kapakları (5-10 μm çapında)% 50-500 μm lumlar elde ediyor, bu da hala yerli kapaklardan daha büyük ölçüde sipariş ediyor.
- [FONT:0]Uzun vadeli istikrar[[Dönemli gemiler genellikle kültürde enzymatik bozulma, hücre sözleşmeleri veya uygun mekanik cues eksikliği nedeniyle genellikle bütünlük kaybederler.
- [FONT:0) Ev sahibi vasculature ile ilgili olarak ([Dönetici: implantasyon üzerine, basılı ağ, hastanın hızlı perfüzyon elde etmek için anastomoz olmalıdır - öngörülemeyen ve çoğu zaman eksik olan bir süreçtir.
- [FONT:0)Standartizasyon ve düzenleyici onay): Biyoink kompozisyon, baskı parametreleri ve kalite kontrolü yaygın olarak, hampering çevirileri klinik denemelere göre değişir.
Gelişen çözümler, [[0)Sabahçe kontrol edilen fotopolimerizasyon stratejileri) ile alt-10 μm kararı elde edebilir, endotel hücrelerinin kapillary benzeri ağların oluşturulmasına izin verir[Dönetici kontrol edilen gradientlerde ).
Önümüzdeki gibi, organ-on-a-açik teknoloji ile biyografın yakınlığı, yüksek kodlu tarama için kullanılan miniaturized human doku modellerini üretebilir.Bu arada, biyoprinting a full functional, transplantable insan organ - tamamen tamamlanamayan bir hierarşik vasculature ile - artık bilim kurgusu değil, dünya çapında laboratuvarlar tarafından aktif olarak takip edilen uzun vadeli bir hedef.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Biyoprinting yoluyla damarize doku modelleri oluşturma yeteneği, doku mühendisliğinde bir paradigma değişikliği temsil eder. Basit avasküler yapıların ötesine geçerek araştırmacılar, hayatta kalan dokular inşa edebilir ve yerli organlar gibi davranabilirler. şüphesiz biyomedikal araştırma ve klinik tedavinin temel taşı haline gelecektir.
Ayrıca okuma
- [FONT:0) Doğa Özellikleri: damarlanmış dokular için Biyoprinting[Döncükler için Biyoprinting][Döncüler için kullanılanlar için kullanılanlar için kullanılanlar için kullanılanlar için kullanılanlar için kullanılanlar için kullanılanlar için kullanılanlar için kullanılanlar için kullanılanlar için kullanılanlar için kullanılanlar [Dönler:0).
- [FONT:0]PubMed: Komrifi biyoprinting stratejilerinde ilerlemeler).
- [0]Acta Biomalia: Perfusable vasküler ağların çok boyutlu baskısı).