drukowane 3D grube unaczynione konstrukcje tkankowe dla inżynierii narządów i Medycyny Regeneracyjnej

postęp w testowaniu leków i medycynie regeneracyjnej może przynieść znaczne korzyści z zaprojektowanych laboratoryjnie tkanek ludzkich zbudowanych z różnych typów komórek o precyzyjnej architekturze 3D. Produkcja tkanek ludzkich o rozmiarach większych niż milimetry została jednak ograniczona przez brak metod budowy tkanek z wbudowanymi sieciami naczyniowymi podtrzymującymi życie.

multidyscyplinarne badania w Instytucie Wyss doprowadziły do opracowania wielomateriałowej metody bioprintingu 3D, która generuje unaczynione tkanki złożone z żywych ludzkich komórek, które są prawie dziesięciokrotnie grubsze niż wcześniej zaprojektowane tkanki i które mogą utrzymać swoją architekturę i funkcję przez ponad sześć tygodni. Metoda wykorzystuje konfigurowalną, drukowaną formę silikonową do przechowywania i pionu drukowanej tkanki na chipie. Wewnątrz tej formy drukowana jest siatka większych kanałów naczyniowych zawierających żywe komórki śródbłonka w silikonowym tuszu, w który samonośny atrament zawierający żywe mezenchymalne komórki macierzyste (MSCs) jest warstwowany w oddzielnym zadaniu drukowania. Po wydrukowaniu, ciecz złożona z fibroblastów i macierzy zewnątrzkomórkowej jest używana do wypełnienia otwartych obszarów w konstrukcji, dodając składnik tkanki łącznej, który sieciuje i dodatkowo stabilizuje całą strukturę.

otrzymana struktura tkanki miękkiej może być natychmiast perfuzowana z substancjami odżywczymi, jak również czynnikami wzrostu i różnicowania poprzez pojedynczy wlot i wylot na przeciwnych końcach Chipa, które łączą się z kanałem naczyniowym, aby zapewnić przetrwanie i dojrzewanie komórek. W badaniu proof-of-principle, bioprinted constructs o grubości jednego centymetra zawierający MSCs ludzkiego szpiku kostnego otoczone tkanką łączną i wspierane przez sztuczne naczynie wyściełane śródbłonkiem, umożliwiło krążenie czynników wzrostu kości, a następnie indukcję rozwoju kości.

to innowacyjne podejście do bioprintingu można zmodyfikować, aby stworzyć różne unaczynione tkanki 3D dla medycyny regeneracyjnej i badań leków. Zespół Wyss bada również wykorzystanie bioprintingu 3D do wytwarzania nowych wersji organów Instytutu na urządzeniach z chipami, co sprawia, że proces ich produkcji jest bardziej zautomatyzowany i umożliwia rozwój coraz bardziej złożonych urządzeń mikrofizjologicznych. Efektem tych wysiłków jest pierwszy w całości wydrukowany w 3D organ na chipie-serce na chipie – ze zintegrowanymi czujnikami miękkiego naprężenia.