3D ‘Bioprinting’ Çocuk Kalp Bozukluklarına ve Daha Fazlasına Yardımcı Olabilir


11 Temmuz 2022 – Neredeyse ABD’de her 100 çocuktan 1’i kalp kusurları ile doğarlar. Etkileri yıkıcı olabilir ve çocuğun zamanla değiştirilmesi gereken implante edilmiş cihazlara güvenmesini gerektirebilir.

“Mekanik çözümler hastayla birlikte gelişmez” diyor Mark Skylar-Scott, Doktora, Stanford Üniversitesi’nde biyomühendislik profesörü. “Bu, hastanın büyüdükçe birden fazla ameliyata ihtiyacı olacağı anlamına geliyor.”

O ve ekibi, bu çocuklara daha az ameliyatla daha iyi bir yaşam kalitesi sağlayabilecek bir çözüm üzerinde çalışıyor. Fikirleri: 3D “biyoyazıcıları kullanma Doktorların bir hastaya yardım etmesi gereken dokuları yapmak için.

Son 15 yılını damarlar ve kalp oluşturmak için biyo-baskı teknolojileri üzerinde çalışarak geçiren Skylar-Scott, “Hayalimiz, kalp kapakçıkları ve karıncıklar gibi hastayla birlikte yaşayan ve büyüyebilen kalp dokularını basabilmektir” diyor. doku.

Vücudunuz için 3D Yazıcı

Normal 3D baskı, ofisinizdeki mürekkep püskürtmeli yazıcıya çok benzer, ancak önemli bir farkla: Bir 3D yazıcı, kağıda tek bir mürekkep katmanı püskürtmek yerine, erimiş plastik katmanlarını veya diğer malzemeleri birer birer serbest bırakır. altüst. Sonuç hemen hemen her şey olabilir, Oto parçaları ile tüm evler.

Üç boyutlu biyobaskı ya da deri, damarlar, organlar veya kemik gibi 3 boyutlu yapılar oluşturmak için canlı hücreleri kullanma süreci, bir bilim kurgu filminden fırlamış gibi görünse de aslında o zamandan beri var. 1988.

Bir 3D yazıcının plastik veya betona dayanabileceği durumlarda, bir biyoyazıcının “hücreler, DNA, mikroRNA ve diğer biyolojik maddeler gibi şeylere” ihtiyacı olduğunu söylüyor. İbrahim Özbolat, DoktoraPenn State Üniversitesi’nde mühendislik bilimi ve mekanik, biyomedikal mühendisliği ve beyin cerrahisi profesörü.

Özbolat, “Bu malzemeler, hücrelerin canlı kalması ve büyümesi için hidrojellere yükleniyor” diyor. “Bu ‘biyo-mürekkep’ daha sonra katmanlanır ve 3 ila 4 hafta sürebilen canlı dokuya olgunlaşması için zaman verilir.”

Bilim adamları şimdiye kadar hangi vücut kısımlarını basabildiler? Biyobaskı yoluyla bugüne kadar oluşturulan dokuların çoğu oldukça küçüktür ve neredeyse tamamı hala farklı test aşamalarındadır.

Özbolat, “Kıkırdak kulak rekonstrüksiyonu, sinir rejenerasyonu ve cilt rejenerasyonu için klinik denemeler başladı” diyor. “Önümüzdeki 5 ila 10 yıl içinde karmaşık organ tipleriyle daha fazla klinik deney bekleyebiliriz.”

Biyobaskıyı Geri Tutan Nedir?

3D bioprinting ile ilgili sorun, insan organlarının kalın olmasıdır. Bir milimetre dokuyu basmak için yüz milyonlarca hücre gerekir. Bu sadece kaynak yoğun olmakla kalmaz, aynı zamanda büyük ölçüde zaman alıcıdır. Bir seferde tek hücreleri dışarı iten bir biyoyazıcının birkaç milimetre doku bile üretmesi için birkaç haftaya ihtiyacı olacaktır.

Ancak Skylar-Scott ve ekibi yakın zamanda üretim süresini önemli ölçüde azaltmaya yardımcı olabilecek bir atılım gerçekleştirdi.

Skylar-Scott’un ekibi, tek hücrelerle çalışmak yerine, organoid adı verilen bir kök hücre kümesiyle başarılı bir şekilde biyo-baskı yaptı. Birkaç organoid birbirine yakın yerleştirildiğinde, pirinç tanelerinin bir araya toplanmasına benzer şekilde birleşirler. Bu kümeler daha sonra minyatür organlara benzeyen küçük yapılardan oluşan bir ağ oluşturmak için kendi kendine birleşir.

“Tek hücreleri yazdırmak yerine daha büyük yapı taşlarıyla yazdırabiliriz [the organoids]”diyor Skylar-Scott. “Bunun doku üretmenin daha hızlı bir yolu olduğuna inanıyoruz.”

Organoidler üretimi hızlandırırken, bu 3B biyobaskı yönteminin bir sonraki zorluğu yeterli malzemeye sahip olmaktır.

Skylar-Scott, “Artık çok hücreli şeyler üretebileceğimize göre, pratik yapmak için çok sayıda hücreye ihtiyacımız var” diyor. Kaç hücreye ihtiyaç var? “Tipik bir bilim insanı bir tabakta 1 ila 2 milyon hücreyle çalışır. Büyük, kalın bir organ üretmek için 10 ila 300 milyar hücre gerekir.”

Biyobaskı Tıbbı Nasıl Değiştirebilir?

Biyobaskı için bir vizyon, çocuklarda kullanılmak üzere canlı kalp dokusu ve tüm organları yaratmaktır. Bu, canlı dokular hastanın kendi vücudu ile birlikte büyüyüp işlev göreceği için organ nakli ve ameliyat ihtiyacını azaltabilir.

Ancak temel vücut dokularının basılabilmesi ve uygulanabilir olabilmesi için birçok sorunun çözülmesi gerekiyor.

Skylar-Scott, “Şu anda bütün bir kalbi basmak yerine küçük düşünüyoruz” diyor. Bunun yerine kapakçıklar ve karıncıklar gibi daha küçük yapılara odaklanırlar. Ve Skylar-Scott, bu yapıların en az 5 ila 10 yıl sonra olduğunu söylüyor.

Bu arada Özbolat, doktorların bir hasta ameliyat masasındayken tam olarak ihtiyaç duydukları yapıları biyo-baskı yapabilecekleri bir dünya tasavvur ediyor. Özbolat, “Cerrahların baskıyı doğrudan hasta üzerinde sürükleyebilecekleri bir teknik” diyor. Bu tür doku baskı teknoloji emekleme aşamasındadır, ancak ekibi onu daha da ileriye götürmeye kendini adamıştır.

Yorum yapın