Organen Op Aanvraag? 3D-Printers Kunnen Harten, Slagaders Bouwen

{h1}

Standaard 3d-printers zouden op een dag kunnen helpen bij het creëren van levende organen om het menselijk lichaam te helpen repareren, zeggen onderzoekers.

Standaard 3D-printers zouden op een dag kunnen helpen bij het creëren van levende organen om het menselijk lichaam te helpen repareren, zeggen onderzoekers.

Wetenschappers hebben een manier ontwikkeld om 3D-modellen van verschillende anatomische structuren, waaronder harten, hersenen, slagaders en botten, af te drukken. In de toekomst zou dit proces kunnen worden gebruikt om 3D-geprinte zachte implantaten te maken waarin levend weefsel kan groeien om organen te vormen. Een andere toepassing voor deze innovatieve technologie zou kunnen bestaan ​​uit voedselprinters, die doen denken aan de replicators die te zien waren in het tv-programma 'Star Trek', voegde de wetenschappers daaraan toe.

Een 3D-printer is een machine die items maakt van een grote verscheidenheid aan materialen: plastic, keramiek, glas, metaal en nog ongebruikelijkere ingrediënten, zoals levende cellen. Het apparaat werkt door lagen materiaal neer te zetten, net zoals gewone printers inkt neerleggen, behalve dat 3D-printers ook platte lagen op elkaar kunnen leggen om 3D-objecten te bouwen. [7 coole gebruik van 3D-printen in de geneeskunde]

Conventionele 3D-printers produceren objecten uit onbuigzame materialen, waarbij elke laag een stevige basis krijgt van de onderliggende lagen. Het afdrukken van zachte materialen is echter moeilijk gebleken, vergelijkbaar met het bouwen van een object uit Jell-O.

"Metalen, keramiek en stijve polymeren zijn al vele, vele jaren 3D gedrukt, maar zachte materialen, die kunnen vervormen onder hun eigen gewicht, zijn uitdagender om te ondersteunen tijdens het afdrukproces," zei Adam Feinberg, een biomedisch ingenieur bij Carnegie Mellon University en senior auteur van de nieuwe studie.

Onderzoekers hebben 3D-printers gebruikt om rigide medische apparaten te maken die zijn aangepast aan individuele patiënten; deze apparaten omvatten hoorapparaten, tandheelkundige implantaten en prothetische wijzers. Met behulp van 3D-printers om zachte implantaten te maken, kan een proces dat bioprinting wordt genoemd, alternatieven bieden voor traditionele transplantaties voor het repareren of vervangen van beschadigde organen, aldus Feinberg.

"De mogelijke toepassingen die we ons voorstellen zijn op het gebied van tissue engineering - in essentie 3D-printing scaffolds en cellen om weefsels en organen opnieuw te laten groeien," vertelde Feinberg aan WordsSideKick.com.

De wetenschappers hebben een manier ontwikkeld om zachte materialen in 3D te printen in een bad met ondersteunende vloeistof dat gelatinepoeder bevat, vergelijkbaar met het type dat in een supermarkt te vinden is.

"We drukken één gel in een andere gel, waardoor we het zachte materiaal nauwkeurig kunnen plaatsen terwijl het wordt afgedrukt, laag voor laag," zei Feinberg in een verklaring.

Gebruikmakend van medische beeldvormingsgegevens, gebruikten de onderzoekers hun nieuwe techniek, FRESH genaamd, of 'Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels' om vereenvoudigde, anatomische proof-of-concept-structuren af ​​te drukken. Deze waren gemaakt van een verscheidenheid aan biologische materialen, zoals het collageen in pezen en ligamenten. De teststructuren omvatten een menselijk dijbeen, een menselijke kransslagader, een embryologisch kuikenhart van vijf dagen en de externe vouwen van een menselijk brein. [5 gekke technologieën die een revolutie in de biotechnologie teweegbrengen]

De modellen werden afgedrukt met een resolutie van ongeveer 200 micron, aldus de onderzoekers. (Ter vergelijking: het gemiddelde menselijke haar is ongeveer 100 micron breed.)

"We kunnen materialen gebruiken zoals collageen, fibrine en alginaat, het soort materiaal dat het lichaam gebruikt om zichzelf te bouwen, en ze in 3D printen", aldus Feinberg. "We kunnen nu weefsel-engineering scaffolds bouwen met behulp van deze materialen in ongelooflijk complexe structuren die meer overeenkomen met die van echte weefsels en organen in het lichaam." (Fibrine helpt bij het maken van bloedstolsels, terwijl alginaat wordt aangetroffen in veel zeewieren.)

In deze nieuwe techniek kan de ondersteuningsgel rond de 3D-structuren gemakkelijk worden weggesmolten en verwijderd door deze op lichaamstemperatuur te verwarmen. Dergelijke temperaturen beschadigen geen delicate biologische moleculen of levende cellen die in de methode zijn afgedrukt, aldus de wetenschappers.

De onderzoekers waarschuwden dat ze nog geen bioprintedorganen hebben. "Dit werk is een belangrijke stap in die richting door ons in staat te stellen biologische materialen te gebruiken waarvan wij geloven dat dit noodzakelijk is om dit te doen," zei Feinberg. "Er zijn echter nog jaren van onderzoek nodig."

In de toekomst zijn de onderzoekers van plan om echte hartcellen in hun werk op te nemen, zeiden ze. De 3D-geprinte structuren dienen als scaffolds waarin de cellen kunnen groeien en hartspier kunnen vormen.

Bioprinting van levende cellen is een groeiend veld, maar tot nu toe waren de meeste 3D bioprinters die in de handel waren voor meer dan $ 100.000, of vereiste gespecialiseerde expertise om (of beide) de mogelijkheden voor de wijdverbreide toepassing van de techniek te beperken. Deze nieuwe methode kan echter worden uitgevoerd met 3D-printers op consumentenniveau die minder dan $ 1.000 kosten. Het maakt ook gebruik van open-source software waarvan de onderzoekers zeggen dat ze anderen uitnodigen om te hacken en te verbeteren.

"Onze visie is dat andere onderzoeksgroepen deze technologie kunnen toepassen en deze breed kunnen toepassen op andere uitdagingen op het gebied van tissue-engineering en soft-materials 3D-printing," zei Feinberg.

De wetenschappers hebben hun bevindingen online vandaag (23 oktober) in het tijdschrift Science Advances gedetailleerd beschreven.

Volg WordsSideKick.com @wordssidekick, Facebook & Google+. Oorspronkelijk artikel over WordsSideKick.com.


Video Supplement: Daniel Kraft: Medicine's future? There's an app for that.




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com