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La tecnica bioprinting di facile impiego 3D di Uc San Diego crea i tessuti realistici dai materiali naturali

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I Bioengineers all'università di California San Diego hanno sviluppato una tecnica bioprinting di facile impiego 3D per produrre i modelli realistici del tessuto dell'organo dai materiali naturali. Come proof of concept, il gruppo 3D di Uc San Diego ha stampato le reti del vaso sanguigno capaci di conservazione dell'esterno vivo del tumore del cancro al seno il corpo e un modello di un intestino umano vascularized.

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Lo scopo non è di fare gli organi artificiali che possono essere impiantati nel corpo, ricercatori ha detto, ma fare facile--coltivi i modelli dell'organo umano che possono essere studiati fuori del corpo o essere usati per la selezione farmaceutica della droga.

«Vogliamo renderlo più facile per di ogni giorno ascienziato-cui non può avere la specializzazione richiesta per l'altra stampa 3D tecnica-per fare i modelli 3D di qualsiasi tessuti umani stanno studiando,» ha detto primo l'autore Michael Hu, uno studente di Ph.D. della bioingegneria al UC San Diego Jacobs School di ingegneria. «I modelli sarebbero avanzati del 2D o delle colture cellulari standard 3D e di più pertinente agli esseri umani quando si tratta delle prove delle droghe nuove, che attualmente sono effettuate sui modelli animali.»

Per fare una rete vivente del vaso sanguigno, i ricercatori in primo luogo digitalmente progettano un'impalcatura facendo uso di Autodesk. Facendo uso di una stampante commerciale 3D, i ricercatori stampano l'impalcatura da un materiale solubile in acqua chiamato alcool polivinilico. Poi versano uno spesso rivestimento-fatto di naturale materiale-sopra l'impalcatura, lo lasciano curare e solidificare e poi risciacquano l'interno materiale dell'impalcatura per creare i canali vuoti del vaso sanguigno. Dopo, ricoprono gli interni dei canali di cellule endoteliali, che sono le cellule che allineano gli interni dei vasi sanguigni. L'ultimo punto è di passare media della coltura cellulare per le navi per tenere le cellule viva e la crescita.

Le navi sono fatte dei materiali naturali trovati nel corpo quale fibrinogeno, di un composto trovato in coaguli di sangue e di Matrigel, una forma disponibile nel commercio di matrice extracellulare mammifera reale.

Tuttavia, trovare i giusti materiali era una di più grandi sfide, ha detto lo studente universitario della bioingegneria Xin Yi (Linda) Lei, un co-author sullo studio. «Abbiamo voluto usare i materiali che erano naturali piuttosto che sintetici, in modo da potremmo fare qualcosa vicino a che cosa è nel corpo come possibile. Inoltre hanno dovuto potere lavorare con il nostro metodo di stampa 3D. «In una serie di esperimenti, i ricercatori hanno utilizzato i vasi sanguigni stampati per tenere l'esterno vivo dei tessuti del tumore del cancro al seno il corpo. «La nostra speranza è che possiamo applicare il nostro sistema per fare i modelli del tumore che possono essere usati per provare i farmaci anticancro fuori del corpo,» abbiamo detto Hu. Hanno estratto i pezzi di tumori dai topi e poi hanno incluso alcuni dei pezzi nelle reti stampate del vaso sanguigno. Altri pezzi sono stati tenuti in una coltura cellulare standard 3D. Dopo tre settimane, i tessuti del tumore incapsulate nelle stampe del vaso sanguigno erano restato vivi. Nel frattempo, quelli nella coltura cellulare standard 3D principalmente erano morto fuori.

In un'altra serie di esperimenti, i ricercatori hanno creato un modello vascularized dell'intestino. La struttura ha consistito di due canali. Uno era un tubo diritto allineato con le cellule epiteliali intestinali per imitare l'intestino. L'altro era un canale del vaso sanguigno (allineato con le cellule endoteliali) che si è sviluppato a spirale intorno al canale dell'intestino. Lo scopo era di ricreare un intestino circondato tramite una rete del vaso sanguigno. Ogni canale poi è stato alimentato con i media ottimizzati per le sue cellule. In due settimane, i canali ha iniziato intraprendere le morfologie più realistiche. Per esempio, il canale dell'intestino si era avvi germogliare i villi, che sono le proiezioni del tipo di dito minuscole che allineano l'interno della parete intestinale.

«Con questo tipo di strategia, possiamo cominciare fare i sistemi viventi complessi e lunghi ex vivo in una regolazione. In futuro, questo potrebbe forse soppiantare l'uso degli animali fare questi sistemi, che è che cosa sta facendo ora,» ha detto il Mali.

«Questa era una rappresentazione che del proof of concept possiamo coltivare insieme i tipi differenti di cellule, che è importante se vogliamo modellare le interazioni dell'multi-organo nel corpo. In una singola stampa, possiamo creare due ambienti locali distinti, ciascuno che tiene un tipo differente di cellula vivo e disposto insieme abbastanza vicino in moda da poterli interagire essi,» ha detto Hu.

L'opera è stata pubblicata recentemente in materiali avanzati di sanità. I lavori futuri metteranno a fuoco sull'ottimizzazione dei vasi sanguigni stampati e sullo sviluppare i modelli vascularized del tumore che imitano più molto attentamente quelli nel corpo.