의 도움으로 3D 인쇄 및 electrospinning,팀의 bioengineers 에서 웨이크포리스트 연구소는 재생의학을 이끌 Anthony 신 성장 가능한 조직 및 기관을 위한 환자입니다. 는 동안 많은 이러한 3D 인쇄 기관에 남아 있는 연구를 단계 준비가되어 있어야에 대한 임상 시험 년 이내에 또는 두 가지입니다.
25 년 이상 동안 Atala 는 실험실에서 조직 세포를 생성하는 작업을 해왔습니다. 손가락과 귀에서 신장과 심장에 이르기까지 그의 팀은 이제 40 가지 장기와 조직 구조를 만들 수 있습니다.

Electrospinning 이란 무엇입니까?

이러한 절차는 생물 공학자가 재창조하려고하는 영역에서 환자의 세포의 작은 샘플을 채취하여 시작합니다. 예를 들어,피부의 경우 우표만큼 큰 이식편 만 있으면됩니다. 그런 다음 생물 반응기 내에서 기관을 성장시키기에 충분할 때까지 그 세포를 복제합니다.

3D bioprinters 금고 다른 종류의 세포 방법은 컬러 3D 프린터의 예금 다양한 유형의 중합체입니다. 사진: 웨이크 포레스트

다음 단계는 세포가 형성되는 세포 외 매트릭스 또는 스캐 폴드를 구축하는 것입니다. 그런 다음 팀은 성장 촉진제와 생화학 물질로 매트릭스를 씨앗으로 만들어 세포가 특정 방식으로 발달하도록 자극합니다. 매트릭스는 또한 세포 발달을 형성하는 기계적 힘을 제공합니다.
을 구조,피부처럼이나 혈관,연구실용 전기방사,3D 인쇄 기법과 유사한 기계에 사용되는 회전하는 설탕으로 면니다.
생물 공학자들은이 기술을 사용하여 하이드로겔 폴리머를 고속으로 회전시켜 폴리머가 긴 섬유 가닥으로 늘어나도록 강요합니다. 그런 다음 기계 중앙에 얇은 막대를 놓습니다. 푹신한 솜사탕이 종이 콘에 부착되는 것처럼 하이드로 겔 섬유가 막대에 부착됩니다. 과학자들은 그들이 만들고있는 구조를 모방 할 때까지 전압을 변화시킴으로써 스폰지 폴리머의 모양을 조작합니다.
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연구원들이 원하는 모양,그들이 스프레이 세포에서 생물에 매트릭스,레이어링이 그것을 반복적으로 일치하는 자연적인 구조입니다. 을 재현하는 피부,예를 들면,그들은 그 시작을 적용하여 세포에서 피하층 및 다음에서 진피 및 봅니다.
일단 매트릭스 위에 층을 이루면,구조는 인체의 조건을 모방 한 인큐베이터에 배치됩니다. 거기에서 매트릭스,생화학 물질 및 세포의 조합은 매트릭스를 가이드로 사용하여 자신의 삶을 영위하기 시작합니다.
있지만 이 기술은 완벽한 간단하고 경량 구조처럼,피부과,혈관의 부재로 정밀도 및을 만들 수 있는 능력체 삼차원 구조물과 같은 마음입니다.

고형 장기를 인쇄하는 방법은 무엇입니까?

를 만드는 단단한 기관,연구 방법이 필요하의 성장을 촉진하기 위해 혈관도록 모든 세포 기관에서 받은 산소와 영양분을 삭제할 수 있습 낭비입니다. 을 만드는 이러한 혈관,나무는 지점에서 큰 동맥으로 가장 작은 배가 난처한 연구자들은 수십 년 동안. 그러나 Atala 의 팀은 몇 가지 잠재적 인 솔루션을 개발했습니다.

셀을 인쇄하도록 설계된 여러 3D 프린터 중 하나입니다. 사진:웨이크 포레스트

첫 번째 해결책은 간과 같은 기존 기증자 기관으로 시작됩니다. 첫째,웨이크 포레스트 생명 공학자들은 약 2 주 동안 순한 세제를 사용하여 세탁기와 같은 쉐이커에 넣습니다.
“후을 통해 셰이,당신이 잡을 수 있는 기관과 그것은 보이는 것과 같은 느낌 기관이지만,그것은 없 셀,”신은 말했다. “본질적으로 우리는 기관의 골격을 보존했습니다.”
이 골격은 신체의 결합 조직과 세포 외 매트릭스에서 발견되는 단백질 인 콜라겐으로 만들어졌습니다. 다음과 같은 electrospun 매트릭스,콜라겐 매트릭스 구조와 기계적 힘은 세포에요 분할 및에서 장기 관련 기능이 있다. 장기 골격은 그 기탁된 환자의 간세포,는 다시 채울의 오르간을 가져,그것은 다시 생명과 기능의 많은 인간의 간.
이 방법은 유망하지만 여전히 작동 할 기증자 기관을 기다리는 것을 의미합니다. 3D 인쇄는 그 주위에 방법을 제공 할 수 있습니다. 이 방법은 장기 자체에 대한 이해가 훨씬 더 필요하지만 환자가 기증자 기관을 기다리는 것을 자유롭게 할 것을 약속합니다.
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“많은에서와 같은 기관의 마음을 우리가 볼 수 없다면 우리는 처음부터 다시 시작하고”신은 말했다. “우리가 찾고있는 구조에서의 360 도 원근법을 확인 우리는 복제 할 수있는 기능의 기관이 가능한 모든 방법으로,또는 그 생존하지 않습니다.”
그렇게하는 한 가지 방법은 건물 기관을 유지하고 빌드에서 배우는 것입니다. 저쪽 끝으로,르와 그의 팀은 설계를 통해 다스린이 수행하는 복잡한 프로세스를 구축하는 단단한 기관 이다. 프린터는 컬러 잉크젯 프린터처럼 작동하지만 잉크 대신 카트리지에는 유형별로 분리 된 셀이 들어 있습니다.
시작하려면 bioprinter 는 환자 및 장기 정보,무엇을 구축해야하는지에 대한 청사진으로로드됩니다. 노즐 시스템을 통해 프린터는 두꺼운 젤로 셀 층을 침전시킵니다. 이것은 천천히 그 안에 포함 된 세포의 수명을 보존하면서 장기 구조를 생성합니다.
팀이 여전히이 지형 형태의 엔지니어링을 마스터하는 동안 3D 인쇄는 연구원에게 세부 사항을 해결할 수있는 기회를 제공합니다. 시행 착오를 통해,그들이 성공적으로 프로그래밍 프린터 금고 심지어 작은 혈관에서 복잡한 기관입니다.

3d 바이오프린팅은 장기이식의 미래인가?

팀이 사용하는 이러한 기술 중 어느 것을 사용하든 환자의 건강한 대체물을 만드는 데 약 4~6 주가 소요됩니다. 기 때문에 교체 조직 또는 기관은 환자에서의 자신의 세포,실질적으로 어떤 가능성 거절의 의미는 환자 치료 이전보다 더 빨리 필요가 없다고 마약을 유지하는 그들의 면역 시스템을 공격으로부터 이식입니다.
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“를 만들 수 있는 이러한 구조를 가진 환자의 자신의 세포들은 정말 수 있는 적응시키고 치유하는 희망을,우리를 위해”신은 말했다. “우리는 가능한 한 많은 환자에게 다가 갈 수 있는지 확인하기를 원합니다.”
Atala 는 피부와 혈관과 같은보다 단순화 된 구조가 이미 성공적인 인간 시련을 겪었으며 몇 년 안에 클리닉에있을 것이라고 말합니다. 단단한 기관은 훨씬 오래 걸릴 것입니다.
Atala 에 대한 놀라운 여행이었으며 그의 진보는 성공적인 인간 세포 조직 생성을위한 기초와 지식 기반을 마련했습니다.
Cassie Kelly 는 오하이오 주 콜럼버스에 본사를 둔 엔지니어링 및 환경 작가입니다.
오늘 AM Medical 등록:2020 년 5 월 27-28 일 미네소타 주 미니애폴리스