บทความอายุยืน

Novel Ink 3D พิมพ์โครงสร้างคล้ายกระดูกพร้อมเซลล์ที่มีชีวิต

Novel Ink 3D พิมพ์โครงสร้างคล้ายกระดูกพร้อมเซลล์ที่มีชีวิต
  • หมึกที่ทำจากเซรามิกอาจช่วยให้แพทย์สามารถพิมพ์กระดูกแบบ 3 มิติพร้อมเซลล์ที่มีชีวิตเพื่อซ่อมแซมกระดูกที่เสียหายได้ 

  • หมึกนี้ทำจากแคลเซียมฟอสเฟต โดยใช้เทคนิคใหม่ที่พิมพ์โครงสร้างคล้ายกระดูกในเมทริกซ์ไมโครเจลที่จะแข็งตัวภายในไม่กี่นาที

  • นี่เป็นครั้งแรกที่วัสดุคล้ายกระดูกนี้ถูกสร้างขึ้นด้วยเซลล์ของสิ่งมีชีวิตที่อุณหภูมิห้อง และไม่มีสารเคมีหรือรังสีที่รุนแรง 

บทความนี้ถูกโพสต์บน EurekAlert.org:

นักวิทยาศาสตร์จาก unsw sydney ได้พัฒนาหมึกที่ใช้เซรามิกซึ่งอาจช่วยให้ศัลยแพทย์ในอนาคตสามารถพิมพ์ชิ้นส่วนกระดูกแบบ 3 มิติพร้อมเซลล์ที่มีชีวิต ซึ่งสามารถนำมาใช้ซ่อมแซมเนื้อเยื่อกระดูกที่เสียหายได้

นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาเทคนิคใหม่ที่เรียกว่า ceramic omnidirectional bioprinting in cell-suspensions (cobics) โดยใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติที่ใช้หมึกพิเศษที่ประกอบด้วยแคลเซียมฟอสเฟต ช่วยให้พวกเขาสามารถพิมพ์โครงสร้างคล้ายกระดูกที่แข็งตัวในเรื่องของ นาทีเมื่อแช่น้ำ

แม้ว่าแนวคิดเกี่ยวกับโครงสร้างการเลียนแบบกระดูกด้วยการพิมพ์ 3 มิติไม่ใช่เรื่องใหม่ แต่นี่เป็นครั้งแรกที่วัสดุดังกล่าวสามารถสร้างขึ้นได้ที่อุณหภูมิห้อง พร้อมด้วยเซลล์ที่มีชีวิต และไม่มีสารเคมีรุนแรงหรือรังสี ดร. iman roohani จาก school of chemistry ของ unsw กล่าว .

“นี่เป็นเทคโนโลยีเฉพาะที่สามารถสร้างโครงสร้างที่เลียนแบบเนื้อเยื่อกระดูกได้อย่างใกล้ชิด” เขากล่าว

“สามารถใช้ในการใช้งานทางคลินิกที่มีความต้องการซ่อมแซมข้อบกพร่องของกระดูกในแหล่งกำเนิด เช่น ที่เกิดจากการบาดเจ็บ มะเร็ง หรือในกรณีที่เนื้อเยื่อชิ้นใหญ่ถูกผ่าตัดออก”

รองศาสตราจารย์ kristopher kilian ผู้ร่วมพัฒนาเทคโนโลยีที่ก้าวล้ำนี้ร่วมกับดร. roohani กล่าวว่าความจริงที่ว่าเซลล์ที่มีชีวิตสามารถเป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างที่พิมพ์แบบ 3 มิติได้ พร้อมด้วยความสามารถในการพกพาได้ ทำให้มีความก้าวหน้าอย่างมากสำหรับเทคโนโลยีล้ำสมัยในปัจจุบัน .

จนถึงขณะนี้ เขากล่าว การสร้างชิ้นส่วนที่มีลักษณะคล้ายกระดูกเพื่อซ่อมแซมเนื้อเยื่อกระดูกของผู้ป่วยนั้น จะต้องเข้าไปในห้องปฏิบัติการก่อนเพื่อสร้างโครงสร้างโดยใช้เตาเผาที่มีอุณหภูมิสูงและสารเคมีที่เป็นพิษ

“สิ่งนี้จะสร้างวัสดุแห้งแล้วนำไปที่สถานพยาบาลหรือในห้องปฏิบัติการ โดยพวกเขาจะล้างมันอย่างล้นหลามแล้วจึงเพิ่มเซลล์ที่มีชีวิตเข้าไป” ศาสตราจารย์คิเลียนกล่าว

“ข้อดีของเทคนิคของเราคือสามารถอัดฉีดตรงไปยังจุดที่มีเซลล์ได้ เช่น โพรงในกระดูกคนไข้ เราสามารถเจาะเข้าไปในกระดูกที่มีเซลล์ หลอดเลือด และไขมันได้โดยตรง แล้วพิมพ์ a โครงสร้างคล้ายกระดูกที่มีเซลล์ที่มีชีวิตอยู่บริเวณนั้นอยู่แล้ว"

"ปัจจุบันไม่มีเทคโนโลยีที่สามารถทำสิ่งนั้นได้โดยตรง"

ในงานวิจัยที่ตีพิมพ์เมื่อเร็ว ๆ นี้ใน วัสดุการทำงานขั้นสูงผู้เขียนอธิบายว่าพวกเขาพัฒนาหมึกพิเศษในเมทริกซ์ไมโครเจลกับเซลล์ที่มีชีวิตได้อย่างไร

"หมึกใช้ประโยชน์จากกลไกการตั้งค่าผ่านการตกผลึกระดับนาโนของส่วนประกอบในสภาพแวดล้อมที่เป็นน้ำ โดยเปลี่ยนหมึกอนินทรีย์ให้เป็นผลึกนาโนอะพาไทต์ที่เชื่อมต่อกันด้วยกลไก" ดร. Roohani กล่าว

"กล่าวอีกนัยหนึ่ง มันสร้างโครงสร้างทางเคมีที่คล้ายกับบล็อคสร้างกระดูก หมึกถูกสร้างขึ้นในลักษณะที่ทำให้การแปลงสภาพรวดเร็ว ไม่เป็นพิษในสภาพแวดล้อมทางชีวภาพ และจะเริ่มเมื่อหมึกสัมผัสถูกเท่านั้น ของเหลวในร่างกาย ซึ่งให้เวลาทำงานที่เพียงพอสำหรับผู้ใช้ปลายทาง เช่น ศัลยแพทย์"

เขากล่าวว่าเมื่อหมึกถูกรวมเข้ากับสารคอลลาเจนที่มีเซลล์ที่มีชีวิต จะช่วยให้สามารถผลิตเนื้อเยื่อคล้ายกระดูกในแหล่งกำเนิด ซึ่งอาจเหมาะสำหรับการใช้งานด้านวิศวกรรมเนื้อเยื่อกระดูก การสร้างแบบจำลองโรค การคัดกรองยา และการสร้างกระดูกและกระดูกใหม่ในแหล่งกำเนิด ข้อบกพร่องเกี่ยวกับกระดูก

ได้รับความสนใจอย่างมากจากศัลยแพทย์และผู้ผลิตเทคโนโลยีทางการแพทย์ ก/ศ. kilian คิดว่าในขณะที่ยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น กระบวนการพิมพ์กระดูกแบบใหม่นี้สามารถเปิดแนวทางใหม่ในการรักษาและซ่อมแซมเนื้อเยื่อกระดูกได้

“ความก้าวหน้านี้ปูทางไปสู่โอกาสมากมายที่เราเชื่อว่าสามารถพิสูจน์การเปลี่ยนแปลงได้อย่างแท้จริง ตั้งแต่การใช้หมึกเพื่อสร้างกระดูกในห้องปฏิบัติการสำหรับการสร้างแบบจำลองโรค เป็นวัสดุออกฤทธิ์ทางชีวภาพสำหรับการบูรณะฟัน ไปจนถึงการควบคุมการสร้างกระดูกใหม่ในผู้ป่วย” A กล่าว /ศาสตราจารย์ กิเลียน.

"ฉันจินตนาการถึงวันที่ผู้ป่วยที่ต้องการการปลูกถ่ายกระดูกสามารถเดินเข้าไปในคลินิกซึ่งมีการถ่ายภาพโครงสร้างทางกายวิภาคของกระดูก แปลเป็นเครื่องพิมพ์ 3 มิติ และพิมพ์ลงในโพรงโดยตรงด้วยเซลล์ของตนเอง

“สิ่งนี้มีศักยภาพที่จะเปลี่ยนแปลงแนวทางปฏิบัติในปัจจุบันไปอย่างสิ้นเชิง ลดความทุกข์ทรมานของผู้ป่วย และช่วยชีวิตผู้คนได้ในที่สุด”

ถัดไป ทั้งคู่จะทำการทดสอบในสัตว์ทดลองในสัตว์ทดลอง เพื่อดูว่าเซลล์ที่มีชีวิตในโครงสร้างคล้ายกระดูกยังคงเติบโตต่อไปหรือไม่หลังจากปลูกฝังในเนื้อเยื่อกระดูกที่มีอยู่แล้ว

การศึกษานี้ตีพิมพ์ใน วัสดุการทำงานขั้นสูง ในเดือนมกราคม 2564 



โพสต์เก่ากว่า โพสต์ใหม่กว่า