Ny 3D-bioprinting kan skapa fungerande artificiella blodkärl och organvävnader

Precis på hälarna av tillkännagivanden om framsteg i 3D-utskrift i både hjärnvävnad och skapande av ligament, kommer en annan innovation inom det ständigt föränderliga området mänsklig organutveckling. University of Colorado Boulder (CU Boulder) -ingenjörer har avslöjat en ny 3D-biotrycksmetod med potentiella biomedicinska tillämpningar såsom konstruktion av fungerande artificiella artärer och organvävnad.

Strukturerad men smidig

Den nya processen möjliggör lokaliserad finkornig kontroll av ett objekts fasthet som kan se den komplexa geometrin hos specialorganvävnader, såsom blodkärl, återskapas ordentligt. Resultatet är konstgjorda fartyg som har samma mycket strukturerade och ändå smidiga natur som den verkliga!

"Tanken var att lägga till oberoende mekaniska egenskaper i 3D-strukturer som kan efterlikna kroppens naturliga vävnad", säger i ett uttalande Xiaobo Yin, docent vid CU Boulders avdelning för maskinteknik och seniorförfattare till studien. "Denna teknik gör att vi kan skapa mikrostrukturer som kan anpassas för sjukdomsmodeller."

Forskarna hoppas att deras innovation en dag skulle kunna användas för att tillhandahålla förbättrade och mer personliga behandlingsalternativ för dem som lider av olika kärlsjukdomar. Tillvägagångssättet är inte helt nytt.

Eftersom härdade blodkärl länge har plågat patienter med hjärt- och kärlsjukdomar har livskraftiga artär- och vävnadsersättningar länge sökts. Men hittills har sökningen oftast inte lyckats.

CU Boulders team försökte ta itu med tidigare hinder i de fruktlösa ansträngningarna från tidigare arbete genom att dra nytta av syrgas unika effekt för att sätta den slutliga formen av en 3D-tryckt struktur, en som hittills varit ganska ovälkommen. "Syre är vanligtvis en dålig sak genom att det orsakar ofullständig härdning", förklarade Yonghui Ding, en postdoktoral forskare inom maskinteknik och huvudförfattare till studien.

Omtänker syrebruk

Ding och hans team anpassade emellertid sin process för att säkerställa stram kontroll över syrens migration och ljusexponering. Detta ledde till en överlägsen förmåga att rikta dit ett objekt skulle stelna till ett hårdare eller mjukare tillstånd utan att påverka dess övergripande geometri.

"Här använder vi ett lager som möjliggör en fast syregenomträngningshastighet", tillade Ding. "Detta är en djupgående utveckling och ett uppmuntrande första steg mot vårt mål att skapa strukturer som fungerar som en frisk cell ska fungera."

Forskarna testade deras tillvägagångssätt på flera tryckta strukturer och fann att de kunde generera objekt med identisk form, storlek och material men variationer i stavstyvhet. Ännu bättre kan skrivaren arbeta med så små biomaterial som en storlek på 10 mikron (en tiondel av ett mänskligt hår).

Nu arbetar teamet för att ytterligare förbättra bioprinterns kapacitet för att göra den idealisk för det biomedicinska behovet. "Utmaningen är att skapa en ännu finare skala för de kemiska reaktionerna", säger Yin. "Men vi ser enorma möjligheter för denna teknik och potentialen för tillverkning av konstgjord vävnad."

Studien publicerades nyligen i tidskriftenNaturkommunikation.

Titta på videon: I made my own 3D printer controller software which you can use, modify and experiment with for free! (Juli 2022).