بازسازی بدون داربست نای بوسیله مهندسی بافت با زیست پرینت سه بعدی
تاریخ انتشار: جمعه 13 بهمن 1396
| امتیاز:
اهداف:
در حال حاضر، اغلب اندام های مجاری هوایی مصنوعی هنوز نیازمند داربست هستند، با این حال، چنین داربست هایی چندین محدودیت را نشان می دهند. از سوی دیگر، استفاده از نای مصنوعی اتولوگ بدون مواد خارجی و سرکوب کننده های ایمنی ممکن است این چالش ها را حل کند و یک ابزار ترجیحی را ایجاد کند. منطق این مطالعه ایجاد یک رویکرد جدید بدون داربست برای یک نای مصنوعی با استفاده از تکنولوژی زیست پرینت سه بعدی بود. در این جا، ما جایگزینی نای پیرامونی را با استفاده از گرافت های شبه نای بدون داربست تولید شده از سلول ها، در مدل جانوری ارزیابی کردیم.
روش ها:
کندروسیت ها و سلول های بنیادی مزانشیمی از رت های F344 جداسازی شدند. سلول های اندوتلیالی ریز عروق ریوی رت خریداری شد. پرینتر زیستی سه بعدی ما اسفروئیدهایی شامل چندین نوع سلول را برای ایجاد ساختارهای سه بعدی تولید کرد. نای مصنوعی زیست پرینت شده سه بعدی از اسفروئیدها در یک بیورآکتور بالغ شد و به عنوان یک گرافت نایی تحت بی هوشی به رت های F344 پیوند شد. قدرت مکانیکی نای مصنوعی ارزیابی شد و ارزیابی های بافتی و ایمنوهیستوشیمی نیز انجام گرفت.
نتایج:
پیوند نایی در 9 رت انجام گرفت و تا 23 روز بعد از پیوند تحت مراقبت قرار گرفت. میانگین قدرت کششی نای های مصنوعی قبل از پیوند 526.3 ± 125.7 mN بود. نای مصنوعی بدون داربست زیست پرینت شده سه بعدی، با کمک استنت های سیلیکونی استفاده شده برای مهار کولاپس نای مصنوعی و حمایت گرافت تا زمانی که منبع خونی کافی بدست آورد، قدرت کافی برای پیوند به نای را بدست آوردند. غضروف زایی و رگزایی از نظر بافتی مشاهده شد.
جمع بندی:
نای های مصنوعی ایزوژن بدون داربست و تولید شده بوسیله زیست پرینتر سه بعدی، به عنوان یک گرافت نایی در رت ها استفاده شد.
Interact Cardiovasc Thorac Surg. 2018 Jan 15. doi: 10.1093/icvts/ivx444. [Epub ahead of print]
Scaffold-free trachea regeneration by tissue engineering with bio-3D printing.
Taniguchi D1,2, Matsumoto K1,2, Tsuchiya T1, Machino R1, Takeoka Y1,2, Elgalad A1,2, Gunge K1,2, Takagi K1,2, Taura Y1, Hatachi G1, Matsuo N1,2, Yamasaki N1,2, Nakayama K3, Nagayasu T1,2.
Abstract
OBJECTIVES:
Currently, most of the artificial airway organs still require scaffolds; however, such scaffolds exhibit several limitations. Alternatively, the use of an autologous artificial trachea without foreign materials and immunosuppressants may solve these issues and constitute a preferred tool. The rationale of this study was to develop a new scaffold-free approach for an artificial trachea using bio-3D printing technology. Here, we assessed the circumferential tracheal replacement using scaffold-free trachea-like grafts generated from isolated cells in an inbred animal model.
METHODS:
Chondrocytes and mesenchymal stem cells were isolated from F344 rats. Rat lung microvessel endothelial cells were purchased. Our bio-3D printer generates spheroids consisting of several types of cells to create 3D structures. The bio-3D-printed artificial trachea from spheroids was matured in a bioreactor and transplanted into F344 rats as a tracheal graft under general anaesthesia. The mechanical strength of the artificial trachea was measured, and histological and immunohistochemical examinations were performed.
RESULTS:
Tracheal transplantation was performed in 9 rats, which were followed up postoperatively for 23 days. The average tensile strength of artificial tracheas before transplantation was 526.3 ± 125.7 mN. The bio-3D-printed scaffold-free artificial trachea had sufficient strength to transplant into the trachea with silicone stents that were used to prevent collapse of the artificial trachea and to support the graft until sufficient blood supply was obtained. Chondrogenesis and vasculogenesis were observed histologically.
CONCLUSIONS:
The scaffold-free isogenic artificial tracheas produced by a bio-3D printer could be utilized as tracheal grafts in rats.
PMID: 29346562