3D tiskové zařízení umožňuje přesné modelování složitých lidských tkání v laboratoři

Nové, snadno adoptované zařízení 3D potištěné umožní vědcům vytvářet modely lidské tkáně s ještě větší kontrolou a složitostí. Vývoj zařízení vedla interdisciplinární skupina vědců na University of Washington a UW Medicine.

3d tkáň Inženýrství, které nedávno prošlo dalším velkým pokrokem v rychlosti a přesnosti, pomáhá, pomáhá Biomedicínské vědci navrhnout a testovat terapie pro řadu nemocí.

Jedním z cílů tkáňového inženýrství je vytvoření laboratorních prostředí, která znovu vytvářejí přirozená stanoviště buněk.

Suspendování buněk v gelu mezi dvěma volně stojícími sloupky je jednou ze současných modelovacích platforem pro rostoucí srdce, plíce, kůži a muskuloskeletální tkáně.

I když tento přístup umožňuje buňkám chovat se tak, jak by se uvnitř těla, neusnadnilo to studovat více typů tkání dohromady. Více přesná kontrola Přes složení a prostorové uspořádání tkání by vědcům umožnilo modelovat komplexní onemocnění, jako jsou neuromuskulární poruchy.

A papír Publikováno v Pokročilá věda Podrobnosti o tom, jak nová platforma umožňuje vědcům zkoumat, jak buňky reagují na mechanické a fyzické narážky, přičemž vytvářejí odlišné oblasti v zavěšené tkáni. 3D tiskové zařízení je známé jako Stomp (suspendované tkáňové otevřené mikrofluidní vzorce).

Ashleigh Theberge, profesor chemie UW a Nate Sniadecki, profesor strojního inženýrství a prozatímní kodirector UW Medicine Institute for Smenové buňky a regenerativní medicínu, vedli vědecký tým. Skupina ukázala, že jejich zařízení může znovu vytvořit biologická rozhraní, jako je kosti a vaz nebo fibrotická a zdravá srdeční tkáň.

Prvními autory příspěvku byli Amanda Haack, studentka lékařského vědeckého programu School of Medicine a postdoktorandská kolega v Laboratoři Theberge, a Lauren Brown, Ph.D. Student v chemii. Členové fakulty UW Cole DeForest, profesor chemického inženýrství a bioinženýrství, a Tracy Popowics, profesor ústní biologie ve School of Dentistry, jsou spoluautory.

Stomp zvyšuje metodu tkáňového inženýrství zvanou casting, kterou vědci porovnali jednoduše s tím, že Jell-O ve formě dezertu. V laboratoři je gel směsí živých a syntetických materiálů. Ty jsou pipetovány spíše do rámu, než se nalijí do formy. Stomp používá kapilární akce-Přemýšlejte o vodě, která vytéká sláma v pitném sklenici-umožnit vědcům rozložit různé typy buněk v jakémkoli vzoru, který experiment vyžaduje, jako je kuchař rovnoměrně šířící kousky ovoce v Jell-O.

Vědci uvedli Stomp do testu ve dvou experimentech: jedna, která porovnávala kontraktilní dynamiku nemocné a zdravé inženýrské srdeční tkáně a druhý, který modeluje vaz, který spojuje zub s kostním zásuvcem.

Stomp zařízení je o velikosti prstu. Dokutuje do dvoubodového systému původně vyvinutého laboratoří Sniadecki pro měření kontraktilní síly srdečních buněk. Malý kus hardwaru obsahuje otevřený mikrofluidní kanál s geometrickými rysy, který manipuluje s mezery a složením různých typů buněk a pro vytváření více oblastí v jedné zavěšené tkáni bez potřeby dalšího vybavení nebo schopností.

Technologie hydrogelu z DeForest Research Group se potlačila s dalším designovým prvkem: rozložitelné stěny. Tkáňoví inženýři mohou rozbít strany zařízení a nechat tkáně neporušené.

„Normálně, když dáš buňky Ve 3D gelu, “řekl Sniadecki,„ budou používat své vlastní kontraktilní síly, aby všechno přitáhli dohromady – což způsobí, že se tkáň zmenší od stěn formy. Ale ne každá buňka je super silná a ne každý biomateriál se může takto přestavět. Takže tento druh nepřilnavé kvality nám poskytl více všestrannosti. “

Theberge je nadšený tím, jak ostatní týmy budou používat Stomp.

„Tato metoda otevírá nové možnosti pro výzkum tkáňového inženýrství a buněčné signalizace,“ řekla. „Bylo to skutečné týmové úsilí více skupin pracujících napříč disciplínami.“