_ O nouă abordare a producerea cartilajului artificial cu ajutorul imprimării 3D

Este posibil să crească țesut în laborator, de exemplu pentru a înlocui cartilajul lezat? La TU Wien (Viena), acum a fost făcut un pas important către crearea de țesut de înlocuire în laborator, folosind o tehnică care diferă semnificativ de alte metode utilizate în întreaga lume. Studiul este publicat în Acta Biomaterialia.

Un proces special de imprimare 3D de înaltă rezoluție este utilizat pentru a crea sfere minuscule, poroase, din plastic biocompatibil și degradabil, care sunt apoi colonizate cu celule. Acești sferoizi pot fi apoi aranjați în orice geometrie, iar celulele diferitelor unități se combină perfect pentru a forma un țesut uniform, viu. Țesutul cartilajului, cu care conceptul a fost demonstrat acum la TU Wien, a fost considerat anterior deosebit de provocator în acest sens.

„Cultivarea celulelor cartilajului din celule stem nu este cea mai mare provocare. Principala problemă este că de obicei au puțin control asupra formei țesutului rezultat”, spune Oliver Kopinski-Grünwald de la Institutul de Știința și Tehnologia Materialelor de la TU Wien, unul dintre autorii studiului actual. „Acest lucru se datorează și faptului că astfel de aglomerări de celule stem își schimbă forma în timp și adesea se micșorează.”

Pentru a preveni acest lucru, echipa de cercetare de la TU Wien lucrează cu o nouă abordare: laserul special dezvoltat. Sistemele de imprimare 3D de înaltă rezoluție sunt folosite pentru a crea structuri minuscule asemănătoare cuștilor care arată ca mini mingi de fotbal și au un diametru de doar o treime de milimetru. Ele servesc ca o structură de sprijin și formează blocuri de construcție compacte care pot fi apoi asamblate în orice formă.

Celulele stem sunt introduse mai întâi în aceste mini-cuști în formă de fotbal, care umplu rapid complet volumul mic. "În acest fel, putem produce în mod fiabil elemente de țesut în care celulele sunt distribuite uniform și densitatea celulară este foarte mare. Acest lucru nu ar fi fost posibil cu abordările anterioare", explică prof. Aleksandr Ovsianikov, șeful departamentului de imprimare 3D și biofabricare. grup de cercetare de la TU Wien.

Cresc împreună perfect

Echipa a folosit celule stem diferențiate, adică celule stem care nu se mai pot dezvolta în niciun tip de țesut, dar sunt deja predeterminate să formează un tip specific de țesut, în acest caz țesut cartilaginos. Astfel de celule sunt deosebit de interesante pentru aplicații medicale, dar construcția de țesut mai mare este o provocare când vine vorba de celulele cartilajului. În țesutul cartilajului, celulele formează o matrice extracelulară foarte pronunțată, o structură asemănătoare cu o plasă între celule care împiedică adesea sferoizii de celule diferite să crească împreună în modul dorit.

Dacă sferoidele poroase imprimate 3D sunt colonizate cu celule în modul dorit, sferoizii pot fi aranjați în orice formă dorită. Întrebarea crucială este acum: celulele diferitelor sferoizi se combină și ele pentru a forma un țesut uniform, omogen?

„Acesta este exact ceea ce am putut arăta acum pentru prima dată”, spune Kopinski- Grünwald. „La microscop, puteți vedea foarte clar: sferoizii vecini cresc împreună, celulele migrează de la un sferoid la altul și invers, se conectează perfect și rezultă într-o structură închisă fără cavități – spre deosebire de alte metode care au fost utilizate până acum, în care interfețe vizibile rămân între aglomerările de celule învecinate.”

Eschelele mici imprimate 3D conferă structurii generale stabilitate mecanică în timp ce țesutul continuă să se maturizeze. Într-o perioadă de câteva luni, structurile plastice se degradează, pur și simplu dispar, lăsând în urmă țesutul finit în forma dorită.

Primul pas către aplicarea medicală.

În principiu, noua abordare nu se limitează la țesutul cartilajului, ar putea fi folosită și pentru a adapta diferite tipuri de țesuturi mai mari, cum ar fi țesutul osos. Cu toate acestea, mai sunt câteva sarcini de rezolvat pe parcurs — la urma urmei, spre deosebire de țesutul cartilajului, vasele de sânge ar trebui să fie încorporate și pentru aceste țesuturi peste o anumită dimensiune.

„Un obiectiv inițial. ar fi să producă bucăți mici, personalizate de țesut de cartilaj, care pot fi introduse în materialul cartilajului existent după o leziune”, spune Oliver Kopinski-Grünwald. „În orice caz, acum am reușit să arătăm că metoda noastră de producere a țesutului cartilajului folosind micro-schele sferice funcționează în principiu și are avantaje decisive față de alte tehnologii.”

(Fluierul)