Регенеративная медицина сделала значительный шаг вперед благодаря исследованиям, проведенным Институт Терасаки биомедицинских инноваций в Лос-Анджелесе. Ученые разработали инновационные биочернила, которые используют гормон замедленного высвобождения для стимулирования роста и регенерации мышечной ткани, напечатанной на 3D-принтере. Это открытие может иметь серьезные последствия для лечения пациентов, перенесших потерю мышечной массы или повреждения в результате травмы, заболевания или хирургического вмешательства.
La Распечатать 3D он уже произвел революцию в нескольких секторах, от промышленного производства до дизайна, но наиболее глубокое влияние он может оказать именно в области регенеративной медицины. Биочернила – и способность адаптировать ткани и органы для пациентов – могут изменить лечение заболеваний и хирургию. Одна из главных задач — создание тканей, которые не только выглядят как натуральные, но и работают как натуральные.
Контекст задачи
Создать мышечную ткань, похожую на «исходную», — непростая задача. Ткани состоят из множества различных типов клеток, а среда вокруг мышц регулируется сложными биохимическими и биомеханическими путями. К ним относятся воспалительные цитокины и факторы роста, которые поддерживают внутреннюю стабильность и способствуют восстановлению тканей.
Традиционный подход и его ограничения
В настоящее время восстановление мышц, поврежденных или утраченных в результате травмы, болезни или хирургического вмешательства, включает в себя перенос здоровых мышц на пораженный участок. Этот метод называется аутологичный перенос. Однако этот метод не только отрицательно влияет на участок, из которого берут здоровую ткань, но и может препятствовать функциональному восстановлению мышцы.
Инновационное решение: биочернила
Bioink, разработанный Институтом биомедицинских инноваций Терасаки (TIBI), может преодолеть ограничения аутологичного переноса, улучшая 3D-печать скелетных мышц.
Нормальное развитие скелетных мышц представляет собой постепенный процесс. В его основе лежат миобласты, предшественники мышечных клеток, которые сливаются вместе, образуя мышечные трубки, которые в конечном итоге становятся мышечными волокнами. Этот процесс называется миогенезом. Поэтому в мышечной инженерии крайне важно, чтобы функция поддерживалась путем обеспечения структурного выравнивания созревающих мышечных клеток и повышения их выживаемости.
Ключевой ингредиент биочернил: IGF-1.
Для моделирования миогенеза исследователи использовали ключевой ингредиент своих биочернил: фактор роста IGF-1. Этот гормон, имеющий молекулярную структуру, аналогичную инсулину, необходим для нормального роста костей и тканей.
Биочернила состоят из биосовместимого гидрогеля на основе желатина, называемого метакрилоил желатина (GeIMA), клеток миобластов и микрочастиц PLGA, покрытых IGF-1, предназначенных для медленного высвобождения гормона по мере разложения частиц.
Многообещающие результаты
Исследователи обнаружили, что через три дня после биопечати миобласты оказались жизнеспособными, что подтверждает, что процесс печати не повредил клетки. Они наблюдали улучшение выравнивания миобластов и слияние миобластов с образованием мышечных трубочек. Эти результаты были особенно очевидны в конструкциях, содержащих IGF-1.
К регенеративному будущему
Эти результаты — только начало. Благодаря дальнейшим исследованиям и разработкам мы сможем увидеть широкое использование этой технологии в хирургии и регенеративной медицине. Как отметил Али Хадемхоссейни, автор исследования, «существует большой потенциал в использовании этой стратегии для терапевтического создания функциональной и сократительной мышечной ткани».
Исследование опубликовано в журнале Макромолекулярная биология, и я связываю это здесь.
