Tänk dig att kunna besöka din läkare, och istället för att få en behandling som passar alla, du får en speciellt anpassad medicin för dina symtom.

Ett team av ingenjörer från McMaster University har hittat ett sätt att använda 3D-utskriftsteknik för att skapa konstgjorda tumörer för att hjälpa forskare att testa nya läkemedel och terapier, vilket kan leda till personlig medicin.

För närvarande, för forskare att studera människors hälsa, tester är mycket dyra och tidskrävande.

Forskning för att lära sig om sjukdomar bedrivs vanligtvis i laboratoriemiljöer, till exempel genom att skapa ett enda lager av mänskliga eller animaliska celler-2-D-modeller-för att testa droger och hur de påverkar mänskliga celler. Alternativt, djurmodeller används för att studera sjukdomsprogressionen.

Om realistiska 3D-cellkluster, med flera lager av celler, kan produceras som bättre efterliknar förhållanden inuti kroppen, då har detta potential att eliminera användningen av djur vid testning.

Under ledning av Ishwar K. Puri, professor i maskinteknik och biomedicinsk teknik, McMaster-teamet har utvecklat en ny metod som använder magneter för att snabbt skriva ut 3-D-cellkluster.

Att göra detta, McMaster -teamet använde magnetiska egenskaper hos olika material inklusive celler. Vissa material lockas starkt, eller mottagliga, till magneter än andra. Material med högre magnetisk känslighet kommer att uppleva starkare dragning till en magnet och röra sig mot den. Det svagt dragna materialet med lägre känslighet förskjuts till lägre magnetfältsområden som ligger bort från magneten.

Genom att designa magnetfält och noggrant arrangerade magneter, det är möjligt att använda skillnaderna i de magnetiska känsligheterna hos två material för att koncentrera endast ett inom en volym.

Teamet formulerade biolänkar genom att suspendera humana bröstcancerceller i ett cellodlingsmedium som innehöll det magnetiska salthydratet, Gd-DTPA. Liksom de flesta celler, dessa bröstcancerceller lockas mycket svagare av magneter än Gd-DTPA, som är ett FDA-godkänt MR-kontrastmedel för användning hos människor. Därför, när ett magnetfält appliceras, salthydratet rör sig mot magneterna, förskjuta cellerna till ett förutbestämt område med minsta magnetfältstyrka. Detta fröer bildandet av ett 3D-cellkluster.

Med denna metod, laget skrev ut 3-D cancertumörer inom sex timmar. Tester utfördes för att bekräfta att salthydratet inte är giftigt för celler, och de arbetar nu med mer komplexa biolänkar för att skriva ut cellkluster som bättre kan efterlikna mänskliga vävnader.

I framtiden, tumörer som innehåller cancerceller kan snabbt skapas genom 3D-utskrift, och svar från dessa konstgjorda tumörer på läkemedel som snabbt testats, med mängder av experiment som utförs samtidigt. Utskrift av människoliknande cellkluster erbjuder också en framtida väg för 3D-utskrift av flera vävnader och organ.

Deras studie, "Snabb magnetisk 3D-utskrift av cellulära strukturer med MCF-7-cellbläck, "publicerades i 4 februari -numret av Forskning , en vetenskapspartnertidskrift.

"Vi har utvecklat en teknisk lösning för att övervinna nuvarande biologiska begränsningar. Det har potential att påskynda vävnadsteknik och regenerativ medicin, "sa Sarah Mishriki, en doktorsexamen kandidat vid School of Biomedical Engineering och huvudförfattare. "Möjligheten att snabbt manipulera celler i ett kassaskåp, kontrollerbart och kontaktfritt sätt gör att vi kan skapa de unika celllandskapen och mikroarkitekturerna som finns i mänskliga vävnader, utan användning av en byggnadsställning. "

"Denna magnetiska metod för att producera 3D-cellkluster tar oss närmare att snabbt och ekonomiskt skapa mer komplexa modeller av biologiska vävnader, snabbare upptäckt i akademiska laboratorier och teknologilösningar för industrin, "sa Rakesh Sahu, en forskningsassistent.