Nou instrument pentru chirurgi: Bioprinted 3D Heart

Un model 3D al unei inimi bioprintate dezvoltat de Adam Feinberg și echipa sa. Credit: Universitatea Carnegie Mellon College of Engineering

Profesorul de inginerie biomedicală Adam Feinberg și echipa sa au creat primul model 3D de dimensiuni complete al unei inimi umane bioprintate, folosind tehnica lor de înglobare reversibilă de formă liberă a hidrogelurilor suspendate (FRESH). Prezentat într-un videoclip recent (de mai jos) de către American Chemical Society și creat din date RMN folosind o imprimantă 3D special construită, modelul imită elasticitatea țesutului cardiac și a suturilor în mod realist. Această etapă reprezintă punctul culminant al a doi ani de cercetare, având promisiuni imediate pentru chirurgi și medici, precum și implicații pe termen lung pentru viitorul cercetării în bioinginerie.

Tehnica de bioprintire 3D FRESH a fost inventată în laboratorul Feinberg pentru a îndeplini o cerință nesatisfăcută pentru polimerii imprimați 3D moi, care nu au rigiditatea de a sta nesuportați ca într-o presă normală. Imprimarea 3D FRESH folosește un ac pentru a injecta bioink într-o baie moale de hidrogel, care susține obiectul în timp ce apasă. Odată terminată, o simplă aplicare de căldură determină topirea hidrogelului, lăsând doar obiectul 3D bioprint.

În timp ce laboratorul lui Feinberg a dovedit și versatilitatea și fidelitatea tehnicii FRESH, principalul obstacol în calea atingerii acestui moment istoric a fost suprimarea unei inimi umane la scară completă. Acest lucru a necesitat construirea unei noi imprimante 3D personalizate pentru a menține un gel de duș suficient de mare pentru a imprima la dimensiunea dorită, precum și modificări minore ale software-ului pentru a menține viteza și fidelitatea imprimării.

Bioprintarea 3D a unei inimi

Un ac presează alginatul într-o baie de hidrogel, care ulterior se topește pentru a părăsi modelul finit. Credit: Universitatea Carnegie Mellon College of Engineering

Spitalele majore au adesea echipamente pentru modelele de imprimare 3D ale corpului unui pacient, pentru a ajuta chirurgii să educe pacienții și să planifice procedura reală, însă aceste țesuturi și organe pot fi modelate numai pe plastic sau cauciuc dur. Inima echipei Feinberg este formată dintr-un polimer natural moale numit alginat, conferindu-i proprietăți similare țesutului cardiac real. Pentru chirurgi, acest lucru permite crearea de modele care pot fi tăiate, suturate și manipulate în moduri similare cu o inimă reală. Obiectivul imediat al lui Feinberg este să înceapă să lucreze cu chirurgi și medici pentru a-și regla tehnica și a se asigura că este gata pentru sediul spitalului.

„Acum putem construi un model care să permită nu numai planificarea vizuală, ci și practica fizică”, spune Feinberg. “Chirurgul îl poate manipula și de fapt răspunde ca un țesut real, astfel încât atunci când intră în locul operației să aibă un strat suplimentar de practică reală în acel mediu.”

Date despre biografie de imagistică 3D

Modelarea include date de imagine în obiectul final imprimat 3D. Credit: Universitatea Carnegie Mellon College of Engineering

Această lucrare reprezintă o altă etapă importantă în lungul drum către bioinginerie a unui organ uman funcțional. Schele moi, biocompatibile, precum cea creată de grupul Feinberg, ar putea într-o bună zi să asigure structura la care celulele se atașează și formează un sistem de organe, plasând biomedicina cu un pas mai aproape de capacitatea de a repara sau înlocui organe umane întregi. .

„În timp ce există încă obstacole majore în bioprintarea unei inimi umane funcționale de dimensiuni complete, suntem mândri că contribuim la stabilirea bazelor sale de bază folosind platforma FRESH, prezentând în același timp aplicații imediate pentru simulare chirurgicală realistă”, a adăugat Eman Mirdamadi. autorul principal al publicației.

Publicat în Știința și ingineria biomaterialelor ACS, lucrarea a fost coautoră de studenții Feinberg Joshua W. Tashman, Daniel J. Shiwarski, Rachelle N. Palchesko și fostul student Eman Mirdamadi.

Referință: „FRESH 3D Bioprinting a Full-Size Model of the Heart Heart” de Eman Mirdamadi, Joshua W. Tashman, Daniel J. Shiwarski, Rachelle N. Palchesko și Adam W. Feinberg, 23 octombrie 2020, Știința și ingineria biomaterialelor ACS.
DOI: 10.1021 / aksibiomateriale.0c01133

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Modelul demonstrează similitudini în modul în care studiază oamenii și insectele

Modelul de calcul demonstrează similaritatea în cunoașterea împrejurimilor oamenilor și insectelor. Potrivit unui nou studiu de la Universitatea din Sussex, care arată cum oamenii pot...

Cum am creat „furtuna perfectă” pentru evoluția și transmiterea bolilor infecțioase, cum ar fi COVID-19

Potrivit unui cercetător de la Universitatea din Anglia de Est, în majoritatea modurilor noastre, „furtuna perfectă” a fost creată pentru evoluția și transmiterea bolilor...

„Adezivul molecular” crește eficiența și face ca celulele solare perovskite să devină mult mai fiabile în timp

Cercetătorii au folosit „adeziv molecular” auto-asamblat monostrat pentru a consolida interfețele din celulele solare perovskite pentru a le face mai eficiente, stabile și fiabile....

Pastele plate sunt atât de avansate încât se formează în morfuri atunci când sunt fierte

Laboratorul CMU gestionează producția de paste, care își schimbă forma pe măsură ce gătește. Credit: Universitatea Carnegie Mellon Pastele plate ambalate creează ambalare, transport...

Oamenii de știință ai undelor gravitaționale Excelentă nouă metodă de rafinare a constantei Hubble – expansiunea și vârsta universului

O ilustrare a artistului unei perechi unificate de stele neutronice. Credit: Carl Knox, Universitatea OzGrav-Swinburne O echipă de oameni de știință internaționali, condusă de...

Newsletter

Subscribe to stay updated.