Der Moment, in dem Wissenschaftler Gewebe und Organe für die Transplantation herstellen werden, rückt immer näher. So haben Wissenschaftler der Bundesforschungsanstalt „Kristallographie und Photonik“, dem nach N.N. Semenov Russian Academy of Sciences, Chongqing Medical University und Wake Forest Medical School lenkten die Aufmerksamkeit der wissenschaftlichen Gemeinschaft auf einen der jüngsten und vielversprechendsten Bereiche des Biodrucks – eine Technologie, die auf laserinduziertem Zelltransfer (LIFT) basiert.


Woraus besteht Bioink?

Die Wissenschaftler verglichen die Parameter des Laserdrucks, die Zusammensetzung von Biotinte, Spender- und Akzeptorsubstrate für Biodrucker mit LIFT-Technologie sowie Verfahren zur Verarbeitung des resultierenden Materials. Die von vielen wissenschaftlichen Gruppen verwendeten Bioinks enthielten Glycerin und Methylcellulose, die dazu beitrugen, Feuchtigkeit in der Bioink oder im Blutplasma zu halten, was das Zellwachstum unterstützte. Auch Hyaluronsäure war oft anzutreffen, da sie der Biotinte die nötige Viskosität verlieh und zudem das Zellwachstum anregte. Kollagen, der Hauptbestandteil des Bindegewebes, erwies sich als eine der besten Grundlagen für Bioink.

Absolut natürlich

Tissue Engineering Materialien werden zunehmend in der Medizin eingesetzt. Wenn sie hergestellt werden, ist es möglich, die natürliche Umgebung, in der sich Zellen entwickeln, genau nachzuahmen. Die Verwendung von Zellträgern (Scaffolds) ist ein Fortschritt gegenüber der traditionellen Zelltherapie, bei der Stammzellen alleine verwendet werden. Bioprinting-Technologien ermöglichen es, Gewebe oder Organmodelle („Organe auf einem Chip“) Schicht für Schicht nachzubilden, indem Zellen und Biomoleküle wie Medikamente oder Wachstumsfaktoren (Verbindungen, die das Zellwachstum und die Entwicklung regulieren) auf einer dreidimensionalen Basis platziert werden.

Laserstrahl in Aktion In der Lift -Technologie wird die Energie des Laserimpulses verwendet, um Zellen und Biomoleküle zu übertragen. Der Laserstrahl des Lift-Bioprinsers konzentriert sich auf ein mit Energie absorbierender Energie (z. B. Metall) und einer Bioküumschicht (Hydrogel mit Zellen und Biomolekülen) beschichtete Laserstrahl. An der Stelle, an der der Laser eintritt, erwärmt sich die Energie -Absorbing -Schicht stark und verdunstet eine Gasblase, die einen Strom aus einer Hydrogelschicht drückt. Der resultierende Strom fällt auf ein anderes Element, das Akzeptorsubstrat, bei dem ein Tropfen von ihm getrennt ist. Die Lift -Technologie bietet eine hohe Druckgeschwindigkeit, das Überleben der Zellen, die Genauigkeit der Bewegung von Zellen oder Molekülen und ermöglicht es Ihnen, mit verschiedenen Objekten, einschließlich Mikroorganismen, und ganz zellulären Strukturen wie Sphäroiden zusammenzuarbeiten. Bei Verwendung dieser Technologie für jede Kombination von Hydrogel und Zellen ist es jedoch erforderlich, die Parameter des Laserübertragungsprozesses einzeln zu berechnen.

Gold, Titan und Gelatine Die Autoren des Artikels analysierten 33 Studien, die der Bioprint unter Verwendung der Lift -Technologie gewidmet waren. Von diesen haben Wissenschaftler Beschreibungen von Laserstrahlungsquellen identifiziert und systematisiert, die Energie-, Spender- und Akzeptorsubstrate absorbieren und auch die Ziele und Ergebnisse der Arbeit verglichen. Die beliebtesten Laserwellenlängen waren 193- und 1064 Nanometer (kurzes Wellen -Ultraviolett bzw. der nahezu Infrarotbereich), obwohl erfolgreiche Experimente mit einer viel größeren und niedrigeren Wellenlänge durchgeführt wurden. Als Absorption der Energie des Materials, Gold, Titan, Gelatine und seiner Mischung wurden verwendet, und in fünf Studien taten Wissenschaftler überhaupt ohne diese Schicht. Die meisten Studien verwendeten Fibroblasten (Bindegewebezellen, synthetisierte Proteine ​​aus extrazellulärer Matrix) oder mesenchymale Stromazellen (die verschiedene Arten von Bindegewebezellen entwickeln). Die Wahl war auf die Verfügbarkeit von Zellen zurückzuführen.

Behalten Sie das Formular auf In einigen Studien bildeten die Biokraten auch ein „funktionelles Paar“ mit einem Akzeptorsubstrat: Wenn beispielsweise Alginat für ein Donorsubstrat verwendet wurde, enthielt das Akzeptorsubstrat Calciumionen, und wenn ein Fibrinogen Teil des Donorsubstrats war Dann war Thrombin im Akzeptorsubstrat enthalten. Solche „funktionellen Paare“ ermöglichen es Ihnen, die Form der gedruckten Strukturen effektiv zu halten, da die im Akzeptorsubstrat enthaltenen Substanzen als biocherische Klemmen wirken. Die Art des Drucks unterschied sich auch in den Studien: zwei dimensionale, wenn sich die Zellen in einer Schicht befanden (Wissenschaftler gedruckte Linien, Zahlen, Buchstaben, Zahlen oder eine olympische Flag zelluläre Strukturen wie Stammnischen. Drei dimensionale Objekte wurden durch Schichten der Ausrichtung von Bichenil erzeugt.

Übergang zum Üben Die Autoren der Arbeit verwendeten verschiedene Methoden, um den Einfluss des Bioprintprozesses auf den Zustand der Zellen zu bewerten. Die meisten Wissenschaftler stellen fest, dass das Überleben von Zellen ziemlich hoch war und ihre DNA trotz der mechanischen Exposition und eines starken Temperaturanstiegs intakt blieb. Die Zellteilungsrate oder in der Fähigkeit von Stammzellen zur Differenzierung (Transformation in spezialisiertere Zellenarten) weder Änderungen. In mehreren Arbeiten haben die erstellten Stoffe transplantierte Labortiere. Nach Angaben der Autoren der Überprüfung, da sich die Technologie in den kommenden Jahren der Forschung mit der Teilnahme von Tieren verbessert, wird mehr. „Die Lift -Technologie ist ziemlich jung und beginnt gerade, die Welt der Biomedizin zu gewinnen. Natürlich wird es verbessert und in der Stofftechnik und möglicherweise auch in der klinischen Praxis weiter verwendet. Es scheint mir jedoch, dass ich zusammen mit anderen Technologien die vielversprechendste verwendet habe, die Stoffe und Organe schaffen, die für die Transplantation verwendet werden können “, sagte Peter Timashev, Direktor des Instituts für Regenerative Medizin der Secenovskiy University.