Wake Forest Institute for Regenerative Medicine forskare (WFIRM) har utvecklat en metod för att biotrycka en typ av brosk som en dag kan hjälpa till att återställa knäfunktionen skadad av artrit eller skada.

Detta brosk, känd som fibrobrusk, hjälper till att ansluta senor eller ligament eller ben och finns främst i menisken i knäet. Menisken är den tuffa, gummig brosk som fungerar som en stötdämpare i knäleden. Degeneration av meniskvävnaden påverkar miljontals patienter och artroskopisk partiell meniskektomi är en av de vanligaste ortopediska operationerna som utförs. Förutom kirurgi, det saknas tillgängliga behandlingsalternativ.

I denna senaste proof-of-concept-strategi, forskarna har kunnat 3D-skriva ut en hybridvävnadskonstruktion för broskregenerering genom att skriva ut två specialiserade biolänkar-hydrogeler som innehåller cellerna-tillsammans för att skapa en ny formulering som ger en cellvänlig mikromiljö och strukturell integritet. Detta arbete utförs med det integrerade vävnads- och organtrycksystemet, en 3-D bioprinter som utvecklats av WFIRM-forskare under en 14-årsperiod. Systemet avsätter både biologiskt nedbrytbart, plastliknande material för att bilda vävnadens "form" och biolänkar som innehåller cellerna för att bygga nya vävnader och organ.

"I den här studien, vi har kunnat producera en mycket elastisk hybridkonstruktion för avancerad fibrocartilaginous regenerering, "sa Sang Jin Lee, Ph.D, docent vid WFIRM och författare till artikeln nyligen publicerad av Materialkemi tidning. "Resultaten visar att denna biotryckta konstruktion erbjuder ett mångsidigt och lovande alternativ för produktion av denna typ av vävnad."

För studien, Lee och WFIRM -forskargruppen testade olika formuleringar och mätte respons på applicerade krafter eller påfrestningar, svällningsförhållandet och materialets styrka och flexibilitet. Den ena gav den rätta cellulära mikromiljön för att underhålla cellerna och hjälpa dem att växa medan den andra bioinkan erbjöd utmärkt biomekaniskt beteende och strukturell integritet. Den slutliga formeln för de två biolänkar som användes var att skriva ut lager för lager för att skapa ett maskliknande mönster. Konstruktionerna implanterades i en liten djurmodell för observation i 10 veckor och utvärderades vid intermittenta tidsperioder, visar korrekt funktion.

"En större preklinisk studie kommer att behövas för att ytterligare undersöka kroppens svar och den funktionella återhämtningen av leden med användning av denna behandling med regenerativ medicin, "sa James Yoo, MD, Ph.D., professor vid WFIRM.

"Vi har ett sådant behov av effektiva behandlingar och behandlingar för att hjälpa patienter att hantera degenerativa ledproblem, särskilt knäet, "sa Anthony Atala, MD, direktör för WFIRM. "Denna proof-of-concept-studie hjälper oss att rikta vårt arbete i rätt riktning för att en dag kunna konstruera denna viktiga vävnad som är så viktig för patienter."