Giới thiệu: Lời hứa về các giấy dán tường sinh học đã được in sẵn

Sinh học đã biến đổi mô mô bằng cách cho phép cấu trúc ba chiều được tạo ra một cách gần gũi mà có thể tái tạo lại cấu trúc và chức năng của mô người bản xứ. tuy nhiên, nếu không có mạng lưới sinh học - dây thần kinh chức năng, động mạch, động mạch, và tĩnh mạch - mô được cấu trúc - mô được cấu trúc giới hạn trong việc tạo ra các lớp vi sinh vật có khả năng hấp thụ và suy thoái nhanh chóng dẫn các mô phỏng sinh học có khả năng in mạch đã trở thành một bước quan trọng, mở ra các khả năng mới trong phát triển, phát triển bệnh tật, và cuối cùng, bài này khám phá tình trạng của các lớp sinh học hiện nay để tạo ra các mô mô mô sinh học, và hứa hẹn này sẽ vượt qua các công nghệ và tương lai của công nghệ này.

Việc in sinh học là gì?

Việc in ra sinh học là một quá trình thêm vào sản xuất [FLT: 0] vật liệu sinh học [FLT: 1] và yếu tố tăng trưởng trong không gian chính xác để tạo ra các cấu trúc mô như mô. Không giống như việc in 3D thông thường, sử dụng chất dẻo hay kim loại, in sinh học dùng [FLT: 0] vi sinh vật [FLT: 1]; tạo ra các tế bào có khả năng bị ngưng hoạt động trong hydrogel, các thành phần ngoại bào, hoặc các vật liệu sinh học khác. Máy in có thể dẫn đường, phản lực phản lực, hoặc tia laser, bằng cách cho phép các lớp sinh học tạo ra các lớp phức hợp, tạo ra các tế bào phức hợp tiếp cận các tế bào.

Một số phương pháp in sinh học tồn tại:

  • [FLT: 0] [FLT: 1]: lời khai liên tục, thích hợp cho các hang động tế bào cao và các cấu trúc lớn.
  • Inkjet [FLT: 1]]:: dựa vào giọt, bật khả năng phân giải cao nhưng thấp hơn khả năng sử dụng tế bào trong thời gian in dài.
  • : dùng xung laser để chuyển tế bào từ dải phân giải, cung cấp độ chính xác vi mô.
  • Chương trình sinh học dựa trên cơ sở ): quang học hóa lớp sinh học từng lớp một, lý tưởng cho cấu trúc phức tạp.

Mỗi công nghệ có sự trao đổi các loại bỏ trong độ phân giải, sự tương thích giữa các tế bào, nhưng tất cả đều góp phần vào việc phân loại các mô chức năng.

Thử thách nghiêm trọng của việc biến đổi

Các mô tự nhiên dựa vào mạng lưới màng não rộng lớn để cung cấp oxy và chất dinh dưỡng trong khi loại bỏ chất thải trao đổi chất, trong quá trình thiết kế mô, sự thiếu sót của mạng lưới dẫn đến giới hạn phân tán khoảng 100–200 mét - bên cạnh đó, tế bào trong lõi chết đi.

Những phương pháp này thường tạo ra mạng lưới không đều đặn, không được lọc lọc. Việc in sinh học cung cấp phương pháp điều khiển: có thể trực tiếp tạo ra tế bào nội tiết và hỗ trợ tế bào (v. d., percites, tế bào cơ mịn) thành các mô hình địa hình được xác định trước, tạo ra các cơ quan phân cấp cơ thể.

Kỹ thuật kỹ thuật sinh học then chốt để biến đổi

Sinh thiết tử tế

Một trong những chiến lược thành công nhất dùng loại bỏ [các vật liệu quan trọng mà được in tạm thời như mẫu mẫu cho các mạch máu. Sau khi xây dựng xong, mực hy sinh được gỡ bỏ (v. d., bằng cách phân hủy, nóng hoặc tiêu hóa nhanh). Để lại những ống rỗng có thể sử dụng mực hiến tế thường bao gồm Plucy F127, gelin và thủy tinh. Phương pháp này được dùng để tạo ra những mạng bằng sáng chế trong gan, mô mô và mô thận.

Sự co thắt cơ bản

Các lỗ hổng nối với nhau cho phép sự giãn ra đồng thời của một ống dẫn sinh học (ô bọc trong cơ thể) và một chất lỏng sinh học (dùng để hỗ trợ ma trận). Khi các vật liệu cốt lõi được in ra, vật liệu có thể được chọn lọc để kết nối hoặc gỡ bỏ, tạo ra một kênh giống như ống dẫn được xếp theo các tế bào ruột kết từ đầu. Kỹ thuật này cung cấp bằng sáng chế các tiểu cầu có thể chịu được sự lưu thông sinh học.

In nhiều lỗ hổng và vi lỏng

Những máy in sinh học hiện đại có nhiều đầu in có thể gửi các loại tế bào và vật liệu khác nhau trong một phiên họp riêng. Chẳng hạn, một lỗ thông gió có thể in một mô lớn với các tế bào gan trong khi một phần khác thì in một mạng lưới mạch với tế bào ruột và tế bào cơ mịn. Đầu in vi mô có khả năng thêm vào thời gian trộn chất sinh học, tạo ra các yếu tố tăng trưởng hoặc các thành phần ma trận ngoại bào hướng dẫn sự sinh trưởng.

In Situ In ấn

Để tạo ra ứng dụng, trong phần mềm in lại các tế bào và vật liệu sinh học trực tiếp vào một địa điểm khi cấy ghép. Khi kết hợp với hình ảnh mạch (v. d., từ chụp CT angiography), máy in có thể đặt một mẫu đặc trưng cho bệnh nhân để tích hợp với vật chủ lưu sau khi cấy ghép. Cách tiếp cận này vẫn còn là thực nghiệm nhưng giữ lời hứa cho phẫu thuật tái tạo.

Vật liệu và sinh học cho các công trình kiến trúc được thu nhỏ

Lựa chọn sinh học là thiết yếu để đạt được khả năng in ấn và chức năng mạch máu. cho phép kết nối với nhau và giảm thiểu với tốc độ tương ứng với việc tái tạo mô.

  • Gelatin methacrylate [GelMA:1): một nguồn gốc ảnh có thể liên kết với nhau để hỗ trợ sự kết nối và tăng trưởng tế bào.
  • :: Anfate : một cross erically linked polysaccharide cung cấp chảy nhanh và in cao, thường được trộn với các vật liệu khác để cải thiện sự tương thích giữa tế bào.
  • acid Hyaluronic): một thành phần ma trận ngoại bào bản xứ khuyến khích sự tạo mạch và tạo ra một tiểu cầu.
  • Fibrin : ma trận tự nhiên được hình thành sau khi biến đổi thrombinmmedmization, thường được sử dụng trong mô hình mạch máu do tính chất prograngio.
  • ma trận ngoại bào [dECM] ): bắt nguồn từ các mô bản xứ, dECM sinh học vẫn còn các dấu hiệu sinh học hỗ trợ hình thành và mô khác biệt đặc trưng.

Tế bào gốc đa năng được dùng trong các tế bào sinh học có thể đến từ các tế bào ruột kết của cơ quan sinh học con người (HVECs), tạo ra tế bào gốc đa năng, hoặc tế bào tinh hoàn vi. Hỗ trợ các loại tế bào tế bào như tế bào gốc màng ngoài màng cứng hoặc tế bào sơ mi thường được kết hợp với nhau để ổn định mạch thần kinh mạch và cơ thể hình thành.

Ứng dụng của mô hình sinh học đã được in

Khám phá ma túy và chất độc

Các mô mô hình mô hình quang học cung cấp một nền tảng có liên quan đến sinh lý học hơn các loại dược phẩm có tính chất sinh học hơn các nền văn hóa 2D truyền thống. Ma túy phải vượt qua một rào cản trong suốt để đạt được các mô, và sự hiện diện của một mạng lưới mạch có thể lỏng cho phép các nhà nghiên cứu nghiên cứu nghiên cứu nghiên cứu nghiên cứu nghiên cứu về sự vận chuyển, trao đổi chất và độc hại trong môi trường động.

Làm mẫu bệnh

Các tế bào bị nhiễm khuẩn, cấu trúc mạch sinh học được in lại có thể tái tạo lại các loại vi khuẩn đặc trưng. các mô hình chữa bệnh tiểu đường cho phép các nhà nghiên cứu nghiên cứu nghiên cứu về sự biến đổi cơ thể và cách điều trị bằng cách kiểm tra khả năng tái tạo và kiểm tra khả năng phát triển của cơ thể.

Y học tái tạo

Tham vọng cuối cùng là sản xuất các mô và cơ quan cấy ghép mạch máu, các mô xương sinh học được cấy ghép, da thay thế, và các miếng vá cơ tim đã được thử nghiệm trong các mô hình động vật tiền cơ. ví dụ, một miếng vá sinh học in trong tim chứa một mạng lưới mạch máu não có thể hoạt động được cải thiện và chức năng khi cấy ghép vào trái tim chuột bị nhồi máu.

Giới hạn hiện tại và hướng đi tương lai

Bất kể những tiến bộ đáng kể, một số chướng ngại vật phải vượt qua trước khi các mô sinh học in trong mạch trở thành những công cụ lâm sàng thường xuyên:

  • tỷ lệ tương ứng. ): in các rãnh (1–10 kính lục phân) trên đường kính cm vẫn còn khó khăn. Phần lớn hệ thống hiện thời đạt được 50–500 mm Lumen, vẫn còn có thứ tự lớn hơn các lớp vỏ.
  • Sự ổn định lâu dài ): các mạch máu bị in sinh học thường mất đi sự toàn vẹn sau nhiều tuần văn hóa do sự suy thoái về mặt thời tiết, sự co thắt tế bào, hoặc thiếu các dấu hiệu cơ học thích hợp.
  • Sự hòa hợp với vật chủ ): khi cấy ghép, mạng in phải có sự tuần hoàn với tuần hoàn của bệnh nhân để đạt được một quá trình không thể đoán trước được và thường không đầy đủ.
  • Sự chuẩn bị và chấp thuận điều lệ [[FLT: 1): cấu tạo sinh học, tham số in ấn và kiểm soát chất lượng khác nhau rất nhiều, cản trở việc dịch sang thử nghiệm lâm sàng.

Giải pháp có thể đạt được độ phân giải phụ , gồm các yếu tố tăng trưởng ảnh trong việc kiểm soát không gian ) và sự phát triển của [FT:4] cơ cấu sinh học cho phép các tế bào kết thúc hình thành mạng lưới tự động sau khi máy in tự động, cũng được áp dụng để dự đoán các mẫu sinh học và mô hình sinh học.

Nhìn về phía trước, sự hội tụ của việc in ra sinh học với công nghệ cơ quan sinh học của cơ quan sinh vật có thể tạo ra các mô mô được cấu trúc nhỏ mà có thể được sử dụng cho việc kiểm tra các mô phỏng kết hợp với nhau trong khi đó, giấc mơ về việc in ra một cơ quan sinh học hoàn toàn có thể cấy ghép được với một ống nghiệm phân cấp không còn là một mục tiêu khoa học viễn tưởng dài, mà là một mục tiêu tích cực theo đuổi bởi phòng thí nghiệm trên toàn cầu.

Kết luận

Khả năng tạo ra mô mạch thông qua việc in sinh học đại diện cho một sự thay đổi mô hình trong kĩ thuật mô. bằng cách di chuyển vượt ra ngoài những cấu trúc đơn giản của các mạch máu, các nhà nghiên cứu có thể xây dựng các mô sống sót, hoạt động và hành động giống như các cơ quan bản địa. từ việc thử nghiệm thuốc đến cấy ghép sinh học, các ứng dụng này rất rộng lớn. tiếp tục đổi mới trong hình thành sinh học, độ phân giải in, và văn hóa đa dạng sẽ là thiết yếu để nhận ra tiềm năng của công nghệ biến đổi này. khi các mô hình mạch, chắc chắn các mô được cấu trúc sinh học đã được cấu tạo thành chắc chắn sẽ trở thành nền tảng của cả một nghiên cứu sinh học và liệu pháp lâm sàng.

Đọc thêm