Bio-Printers Mengaduk Perbaikan Hidup ke Duri Patah


Untuk dokter dan peneliti medis memperbaiki tubuh manusia, printer 3D telah menjadi hampir sama berharganya dengan mesin x-ray, mikroskop, atau pisau bedah yang tajam. Bioengineer menggunakan printer 3D untuk membuat sambungan pinggul dan lutut yang lebih tahan lama, kaki palsu dan, baru-baru ini, untuk menghasilkan jaringan hidup yang melekat pada perancah bahan cetak.

Para peneliti mengatakan bahwa jaringan bio-cetak dapat digunakan untuk menguji efek dari perawatan obat, misalnya, dengan tujuan akhirnya mencetak seluruh organ yang dapat tumbuh dan kemudian ditransplantasikan ke pasien. Langkah terbaru menuju penggantian komponen manusia yang gagal cetak 3D berasal dari sebuah tim di University of California San Diego. Ini memiliki bio-cetak bagian dari sumsum tulang belakang yang dapat disesuaikan sesuai dengan cedera pasien.

UCSD Jacobs School of Engineering

Para ilmuwan pertama kali mencetak implan kecil yang terbuat dari softgel dan mengisinya dengan sel induk saraf, lagi-lagi menggunakan printer. Implan kemudian ditempatkan di dalam celah kecil di sumsum tulang belakang tikus. Seiring waktu sel-sel saraf dan akson baru tumbuh dan membentuk koneksi baru di seluruh sumsum tulang belakang hewan. Sel-sel saraf ini terhubung tidak hanya dengan satu sama lain tetapi dengan jaringan sumsum tulang belakang tuan rumah dan sistem peredaran darah pasien, yang membantu memastikan kelangsungan hidup mereka dalam tubuh. Pencetakan 3D yang presisi memungkinkan softgel dan matriks seluler cocok secara akurat ke dalam luka.

Tim UCSD, dipimpin oleh Shaochen Chen, seorang profesor rekayasa nano, dan ilmuwan saraf Mark Tuszinski, menerbitkan temuan mereka hari ini di jurnal Pengobatan Alam. Sebagian besar pekerjaan pada 3D bio-printing dilakukan di piring budaya, tetapi percobaan ini unik karena tim mampu melakukan ini pada tikus laboratorium, dan karena sel yang tumbuh di laboratorium kemudian berhasil menjembatani celah dari sumsum tulang belakang yang terpotong dan sebagian gerakan dikembalikan ke perempat belakang hewan.

"Mereka mampu mengubah orientasi sel-sel yang menciptakan jaringan parut dan membuat koneksi baru," kata Christine Schmidt, seorang profesor teknik biomedis di University of Florida yang tidak terkait dengan penelitian baru ini. “Ini selalu menjadi tantangan besar di lapangan. Itu benar-benar novel. "

Bio-printer menggunakan pipet yang dipandu komputer untuk melapisi sel-sel hidup, yang disebut sebagai bio-tinta, di atas satu sama lain untuk membuat jaringan hidup buatan di laboratorium. Sebagian besar bio-printer hanya dapat mencetak hingga 200 mikron, tetapi kelompok ini mengembangkan metode memproduksi jaringan hingga 1 mikron, kata Chen. Resolusi yang lebih tinggi ini berarti mereka mampu merekonstruksi campuran abu-abu dan putih yang lebih akurat yang membentuk sumsum tulang belakang.

Tim juga mampu meniru struktur sumsum tulang belakang nyata yang memiliki materi abu-abu di tengah dan selubung putih pelindung sel-sel saraf myelin di sekitarnya. Harapannya adalah, sebagai akibatnya, implan akan dapat dengan mulus mengganti bagian tulang belakang seseorang yang rusak, sesuatu yang belum mungkin terjadi sejauh ini. "Itulah keindahan dari pencetakan 3D kami," kata Chen. "Aku bisa meniru strukturnya. Orang lain tidak bisa melakukan hal yang sama."

Tetapi Chen dan timnya memiliki beberapa rintangan untuk diselesaikan sebelum orang-orang dengan cedera tulang belakang dapat berjalan lagi. Pertama, sebagian besar cedera tersebut disebabkan oleh jaringan tulang belakang yang hancur, bukan terpotong atau terputus sama sekali. Dalam penelitian ini, duri hewan dipotong. Karena cedera di dunia nyata biasanya tidak menghasilkan istirahat yang bersih, tidak akan mudah untuk dengan mudah memasukkan segmen baru ke tulang belakang seseorang. Kedua, teknik ini harus diuji pada primata sebelum memasuki uji klinis manusia. Sementara itu, Chen dan rekan-rekannya memiliki ide lain untuk jaringan bio-printing, membuat organ mini untuk menguji efek dari berbagai perawatan obat. Dalam dua tahun terakhir, tim juga telah membuat jaringan hati dan hati yang tercetak secara bio-cetak.

Seberapa jauh bio-printing dapat didorong? Tahun lalu, ahli biologi di Wake Forest Institute for Regenerative Medicine menciptakan "organoid" otak cetak 3D pertama yang berisi semua enam jenis sel yang ditemukan dalam anatomi manusia normal. Tentu saja itu jauh dari otak yang berpikir. Florida's Schmidt mengatakan bahwa mungkin diperlukan beberapa dekade lagi untuk teknik dan sains otak.

"Saat ini, mereka dapat mencetak bahan yang meniru struktur otak dan menambahkan isyarat biokimia dan molekul matriks ekstra-seluler," kata Schmidt. "Tapi masih banyak yang tidak diketahui tentang bagaimana fungsi otak." Mencetak bio otak baru terdengar seperti ide yang rapi, mungkin pekerjaan yang lebih sulit adalah pemrograman.


Lebih Banyak Kisah KABEL