Anonim

Støttebad muliggjør 3D-utskrift av myke biomaterialer

Medisinsk

Stanley Goodner

27. oktober 2015

2 bilder

En 3D-skriver bruker en sprøyte til å injisere trykkgel i en gjennomskinnelig støttegel (Kreditt: Carnegie Mellon University College of Engineering)

Når det gjelder kirurgiske inngrep på indre organer, kan hjertet være en av de vanskeligste å jobbe med. Hjertevevet reparerer seg ikke slik som andre kroppsdeler, så de med sviktende hjerter har bare muligheten til å bli med en lang venteliste i håp om å motta en transplantasjon i tide. Alt dette kan endres i nær fremtid, da en forskningsgruppe ved Carnegie Mellon University har vist en metode for 3D bioprinting med myke materialer.

De fleste 3D-utskrift innebærer materialer som er selvbærende, som de som brukes i en titan-laget ribbe bur og brystben, silikon guider for å hjelpe nerveregenerering, eller fleksibel plast for å modellere et 3D-hjerte for kirurgisk planlegging. Men når det gjelder replikerende mykt vev, er det vanskelig å legge til at hvert ekstra 3D-trykt lag mangler nødvendig støtte fra alle de forrige.

Ledet av Adam Feinberg, lektor i materialvitenskap og ingeniørfag og biomedisinsk ingeniør ved Carnegie Mellon University, Regenerative Biomaterials and Therapeutics Group har vist bioprinting av hjerter og kranspulsårer med materialer som kollagen og fibrin. Teamet var i stand til å oppnå dette på rimelige 3D-skrivere på forbrukernivå ved å utnytte åpen maskinvare og programvare.

Teknikken, kjent som FRESH (Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels), innebærer utskrift av gel inne i en annen gel. "Utfordringen med myke materialer - tenk på noe som Jello som vi spiser - er at de kollapser under egen vekt når 3-D er trykt i luft, " forklarer Feinberg. "Så vi utviklet en metode for å skrive ut disse myke materialene i et støttebadmateriale. I hovedsak skriver vi ut en gel inne i en annen gel, noe som gjør at vi kan plassere det myke materialet nøyaktig slik det blir skrevet ut, lag."

MR-bilder tas og brukes til å skape trykkdesign for hjerte og arterievev. Skriveren bruker deretter en sprøyte for å nøyaktig injisere lag av den andre gelen inne i den gjennomsiktige støtteleggen. I likhet med hurtigoppløsende støttefilamenter for harde materialer smelter støtteleggen bort når den nedsenkes i kroppstemperaturvann, slik at de bioprintede levende celler blir intakt og ubeskadiget. Det neste trinnet, for tiden pågår, er å innlemme hjerteceller i de trykte strukturer for å bidra til å danne kontraktil muskel.

Et papir om forskningen ble nylig publisert i tidsskriftet Science Advances .

Sjekk ut videoen nedenfor for en demonstrasjon av FRESH-teknikken, forklart av professor Feinberg selv.

Kilde: Carnegie Mellon University

Diagrammer viser prosessen med å injisere og slippe ut 3D-trykt bløtvev (hydrogel) (Kreditt: Carnegie Mellon University College of Engineering)

En 3D-skriver bruker en sprøyte til å injisere trykkgel i en gjennomskinnelig støttegel (Kreditt: Carnegie Mellon University College of Engineering)

Ønsker du en renere, raskere lasting og annonsefri leseopplevelse?
Prøv New Atlas Plus. Abonner nå for bare USD 19 per år.

Anbefalt Redaksjonens