Ang Bio-Printers ay Nakikipag-usap sa Mga Pag-aayos ng Buhay sa mga Pinababang Mga Espino


Para sa mga doktor at ang mga medikal na mananaliksik na repairing ang katawan ng tao, ang isang 3D printer ay naging halos mahalaga bilang isang x-ray machine, mikroskopyo, o isang matalas na pisil. Ang mga taga-Bioengineer ay gumagamit ng mga 3D printer upang gumawa ng mas matibay na balakang at mga kasukasuan ng tuhod, mga prosteyt limbs at, kamakailan lamang, upang makabuo ng buhay na tissue na naka-attach sa isang plantsa ng naka-print na materyal.

Sinasabi ng mga mananaliksik na ang bio-print na tisyu ay maaaring gamitin upang subukan ang mga epekto ng paggagamot sa bawal na gamot, halimbawa, na may pangwakas na layunin ng pag-print ng buong organo na maaaring lumaki at pagkatapos ay i-transplanted sa isang pasyente. Ang pinakahuling hakbang patungo sa 3D-print na kapalit ng mga nabigong bahagi ng tao ay nagmumula sa isang pangkat sa University of California San Diego. Mayroon itong bio-print na isang seksyon ng spinal cord na maaaring custom-fit sa pinsala ng isang pasyente.

UCSD Jacobs School of Engineering

Unang nilimbag ng mga siyentipiko ang maliliit na implant na gawa sa softgel at pinuno ang mga ito sa mga selda ng neural stem, muli gamit ang isang printer. Ang mga implant ay pagkatapos ay ilagay sa loob ng isang maliit na puwang sa surgically spinal cord ng isang daga. Sa paglipas ng panahon ang bagong mga cell ng nerve at axons ay lumago at nagbuo ng mga bagong koneksyon sa buong cut spinal cord ng hayop. Ang mga cell nerve na ito ay hindi lamang nakakonekta sa isa't isa kundi sa tungkos ng utak ng spinal cord at ng mga sistema ng paggalaw ng pasyente, na nakakatulong na matiyak ang kanilang kaligtasan sa katawan. Pinapayagan ng katumpakan ng 3D printing ang softgel at cellular matrix upang magkasya nang tumpak sa sugat.

Ang koponan ng UCSD na pinamumunuan ni Shaochen Chen, isang propesor ng nanoengineering, at neuroscientist na si Mark Tuszinski, ay naglathala ng kanilang mga natuklasan ngayon sa journal Nature Medicine. Karamihan sa mga trabaho sa 3D bio-printing ay ginagawa sa mga pagkaing kultura, ngunit ang eksperimento na ito ay natatangi sa ginawa ng koponan sa mga daga ng laboratoryo, at dahil ang matagumpay na mga selula ay matagumpay na hinawakan ang puwang ng isang utak ng spinal cord at bahagyang naibalik na kilusan sa mga hind quarters ng hayop.

"Naaayos nila ang mga selula na lumilikha ng peklat na tissue at lumikha ng mga bagong koneksyon," sabi ni Christine Schmidt, isang propesor ng biomedical engineering sa University of Florida na hindi nauugnay sa bagong pananaliksik na ito. "Ito ay palaging isang malaking hamon sa larangan. Totoong nobelang iyon. "

Gumagamit ang mga bio-printer ng pipette na pinapatakbo ng computer upang i-layer ang mga cell na naninirahan, na tinutukoy bilang bio-ink, sa ibabaw ng isa't isa upang lumikha ng artipisyal na buhay na tissue sa isang laboratoryo. Karamihan sa mga bio-printer ay maaari lamang mag-print ng hanggang sa 200 microns, ngunit ang grupo na ito ay bumuo ng isang paraan ng paggawa ng tissue down sa 1 micron, sabi ni Chen. Ang mas mataas na resolution na ito ay nangangahulugan na sila ay maaaring mas tumpak na muling buuin ang pinaghalong kulay abo at puting bagay na bumubuo sa spinal cord.

Ang koponan ay nakapagtulad din ng istraktura ng isang tunay na utak ng gulugod na may kulay-abo na bagay sa gitna at isang proteksiyon na puting upak ng mga selula ng nerve myelin sa paligid nito. Ang pag-asa ay dahil dito, ang implant ay magagawang walang putol na palitan ang isang nasira na bahagi ng gulugod ng isang tao, isang bagay na hindi posible sa ngayon. "Iyan ang kagandahan ng aming pag-print sa 3D," sabi ni Chen. "Maaari ko gayahin ang istraktura. Ang iba pang mga tao ay hindi maaaring gawin ang parehong."

Ngunit si Chen at ang kanyang koponan ay may ilang mga hadlang upang malinis bago ang mga taong may pinsala sa spinal cord ay maaaring maglakad muli. Una, ang karamihan sa nasabing mga pinsala ay nagreresulta mula sa durog, sa halip na gupitin o ganap na naputol, tisyu ng utak ng talim. Sa pag-aaral na ito, ang mga spine ng mga hayop ay pinutol. Dahil ang mga pinsala sa totoong mundo ay karaniwang hindi nakakagawa ng malinis na bakasyon, hindi madali ang pag-iimpake ng bagong segment sa gulugod ng isang tao. Pangalawa, ang pamamaraan ay kailangang masuri sa primates bago magpasok ng mga klinikal na pagsubok ng tao. Samantala, si Chen at ang kanyang mga kasamahan ay may iba pang mga ideya para sa bio-printing tissue, na lumilikha ng mga mini-organo upang masubukan ang mga epekto ng iba't ibang paggagamot sa droga. Sa nakalipas na dalawang taon, ang koponan ay lumikha din ng bio-print na atay at tisyu sa puso.

Gaano kalayo ang mai-push ng bio-imprenta? Noong nakaraang taon, ang mga bioengineer sa Wake Forest Institute for Regenerative Medicine ay lumikha ng unang 3D na naka-print na utak na "organo" na naglalaman ng lahat ng anim na uri ng mga uri ng cell na matatagpuan sa normal na anatomya ng tao. Siyempre hindi na ito malapit sa isang aktwal na utak sa pag-iisip. Sinabi ng Florida Schmidt na maaaring tumagal ng ilang higit pang mga dekada ng parehong agham sa engineering at utak.

"Sa ngayon, maaari nilang i-print ang mga materyales na gayahin ang istraktura ng utak at idagdag ang mga biochemical cues at extra-cellular matrix molecules," sabi ni Schmidt. "Ngunit may napakarami pa rin na hindi nalalaman tungkol sa kung paano gumagana ang utak." Ang pagpi-bio ng isang bagong utak ay parang isang malinis na ideya, marahil ang trickier na trabaho ay ang programming.


Higit pang mga Great WIRED Stories