Die Forscher entwarfen das 3D-Biodruckmodell von anatomisch genauen Blutgefäßen und ebneten so den Weg für mögliche Fortschritte und neue Herz-Kreislauf-Medikamente.
Gefäßerkrankungen wie Aneurysmen und Blutgerinnsel in den Blutgefäßen machen 31% der weltweiten Todesfälle aus. Trotzdem ist der Fortschritt der Herz-Kreislauf-Medikamente haben sich in den letzten 20 Jahren verlangsamt. Weil? In erster Linie mangelt es an Effizienz bei der Umsetzung möglicher Behandlungen in zugelassene Methoden. Insbesondere aufgrund der Diskrepanz zwischen Studien, die außerhalb des Körpers statt im Inneren stattfinden.
Neuere Forschungen zielen darauf ab, aktuelle Methoden umzugestalten, um diese Lücke zu minimieren und die Übertragbarkeit dieser Techniken zu verbessern, indem der 3D-Bioprinting auf die Gefäßmedizin ausgerichtet wird. Dieses interdisziplinäre und gemeinschaftliche Projekt wurde kürzlich in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials veröffentlicht.
3D-Druck „perfekte“ Blutgefäße
3D-Biodruck ist eine fortschrittliche Herstellungstechnik, mit der einzigartige gewebeförmige Konstrukte Schicht für Schicht mit eingebetteten Zellen hergestellt werden können, wodurch die Anordnung eher die native multizelluläre Zusammensetzung von Blutgefäßen widerspiegelt. Eine Reihe von Hydrogel-Biotinten wurde eingeführt, um diese Strukturen zu entwerfen, jedoch gibt es eine Einschränkung bei den verfügbaren Biotinten, die die vaskuläre Zusammensetzung von nativem Gewebe nachahmen können. Aktuellen Biotinten fehlt eine hohe Druckfähigkeit und sie können keine hohe Dichte lebender Zellen in komplexen 3D-Architekturen abscheiden, was den Prozess weniger effektiv macht.
Um diese Mängel zu beheben, hat Dr. Akhilesh Gaharwar und der Professor Abhishek Jaina Texas A&M hat eine neue nanotechnologische Bio-Tinte zum Drucken von anatomisch genauen, mehrzelligen Blutgefäßen in 3D entwickelt. Ihr Ansatz bietet eine verbesserte Echtzeitauflösung sowohl für die Makrostruktur als auch für die Mikrostruktur auf Gewebeebene.
Und das war mit den verfügbaren Bio-Tinten nicht möglich.
Eine erstaunliche Bio-Tinte
„Ein bemerkenswert einzigartiges Merkmal dieser nanotechnologischen Biotinte ist, dass sie unabhängig von der Zelldichte eine hohe Bedruckbarkeit aufweist. Es hat die Fähigkeit, verkapselte Zellen vor hohen Scherkräften im Bioprinting-Prozess zu schützen“, sagt Gaharwar. "Überraschenderweise behalten die 3D-biogedruckten Zellen einen gesunden Phänotyp und bleiben nach der Herstellung fast einen Monat lang lebensfähig."
Diese einzigartigen Eigenschaften nutzend, wird die nanotechnologische Biotinte in zylindrische 3D-Blutgefäße gedruckt, die aus lebenden Co-Kulturen von Endothelzellen und vaskulären glatten Muskelzellen bestehen. Dies wird Forschern die Möglichkeit geben, die Gefäßfunktion und die Krankheitsauswirkungen zu modellieren.