Ett team av forskare från Brigham och Women's Hospital har utvecklat ett sätt att bioprinta tubulära strukturer som bättre efterliknar inhemska kärl och kanaler i kroppen. 3-D bioprinting-tekniken tillåter finjustering av de tryckta vävnadernas egenskaper, som antal lager och förmåga att transportera näringsämnen. Dessa mer komplexa vävnader erbjuder potentiellt livskraftiga ersättningar för skadad vävnad. Teamet beskriver sitt nya tillvägagångssätt och resultat i en artikel som publicerades den 23 augusti i Avancerade material .

"Kroppen i kroppen är inte enhetliga, "sa Yu Shrike Zhang, Ph.D., senior författare på studien och en biträdande bioingenjör vid BWH:s institution för medicin. "Denna bioprintningsmetod genererar komplexa tubulära strukturer som efterliknar de i det mänskliga systemet med högre trohet än tidigare tekniker."

Många sjukdomar skadar tubulära vävnader:arterit, ateroskleros och trombos skadar blodkärlen, medan urotelvävnad kan drabbas av inflammatoriska lesioner och skadliga medfödda anomalier.

För att göra 3D-bioskrivarens "bläck, "Forskarna blandade de mänskliga cellerna med en hydrogel, en flexibel struktur som består av hydrofila polymerer. De optimerade hydrogelens kemi för att låta mänskliga celler föröka sig, eller "frö, " genom hela blandningen.

Nästa, de fyllde patronen på en 3D-bioskrivare med detta biobläck. De försåg bioprintern med ett anpassat munstycke som skulle tillåta dem att kontinuerligt skriva ut rörformade strukturer med upp till tre lager. När rören väl var tryckta, forskarna visade sin förmåga att transportera näringsämnen genom att perfusera vätskor.

Forskarna fann att de kunde skriva ut vävnader som härmar både kärlvävnad och urotelvävnad. De blandade mänskliga urotel- och urinblåsans glatta muskelceller med hydrogeln för att bilda urotelvävnaden. För att skriva ut kärlvävnaden, de använde en blandning av mänskliga endotelceller, glatta muskelceller och hydrogel.

De tryckta rören hade olika storlekar, tjocklekar och egenskaper. Enligt Zhang, strukturell komplexitet hos biotryckt vävnad är avgörande för dess livskraft som ersättning för naturlig vävnad. Det beror på att naturliga vävnader är komplexa. Till exempel, blodkärlen består av flera lager, som i sin tur består av olika celltyper.

Teamet planerar att fortsätta prekliniska studier för att optimera biobläckets sammansättning och 3-D-utskriftsparametrar innan de testar för säkerhet och effektivitet.

"Vi optimerar för närvarande parametrarna och biomaterialet ytterligare, ", sa Zhang. "Vårt mål är att skapa rörformade strukturer med tillräcklig mekanisk stabilitet för att upprätthålla sig själva i kroppen."