Die regenerative Medizin hat dank der von ihr durchgeführten Forschung einen bedeutenden Schritt gemacht Terasaki-Institut für biomedizinische Innovation in Los Angeles. Wissenschaftler haben einen innovativen Bioink entwickelt, der ein Hormon mit verzögerter Freisetzung nutzt, um das Wachstum und die Regeneration von 3D-gedrucktem Muskelgewebe zu fördern. Die Entdeckung könnte tiefgreifende Auswirkungen auf die Behandlung von Patienten haben, die aufgrund eines Traumas, einer Krankheit oder einer Operation Muskelschwund oder -schäden erlitten haben.
La Drucken 3D Es hat bereits mehrere Sektoren revolutioniert, von der industriellen Produktion bis zum Design, aber im Bereich der regenerativen Medizin könnte es die tiefgreifendsten Auswirkungen haben. Ein Bioink (und die Fähigkeit, maßgeschneiderte Gewebe und Organe für Patienten herzustellen) hat das Potenzial, die Behandlung und Chirurgie von Krankheiten zu verändern. Eine der größten Herausforderungen besteht darin, Stoffe zu schaffen, die nicht nur wie natürliche Stoffe aussehen, sondern auch so funktionieren.
Der Kontext der Herausforderung
Muskelgewebe zu erzeugen, das dem „Original“ ähnelt, ist keine einfache Aufgabe. Gewebe besteht aus vielen verschiedenen Zelltypen und die Umgebung der Muskeln wird durch komplexe biochemische und biomechanische Wege reguliert. Dazu gehören entzündliche Zytokine und Wachstumsfaktoren, die die innere Stabilität aufrechterhalten und die Gewebereparatur unterstützen.
Der traditionelle Ansatz und seine Grenzen
Derzeit umfasst die Reparatur von durch Trauma, Krankheit oder Operation geschädigten oder verlorenen Muskeln die Übertragung gesunder Muskeln an die betroffene Stelle, eine sogenannte Technik autologer Transfer. Allerdings wirkt sich diese Methode nicht nur negativ auf den Bereich aus, aus dem das gesunde Gewebe entnommen wird, sondern kann auch die funktionelle Erholung des Muskels behindern.
Eine innovative Lösung: Bioink
Der vom Terasaki Institute for Biomedical Innovation (TIBI) entwickelte Bioink könnte die Einschränkungen des autologen Transfers überwinden und 3D-gedruckte Skelettmuskelkonstrukte verbessern.
Die normale Entwicklung der Skelettmuskulatur ist ein schrittweiser Prozess. Es beruht auf Myoblasten, Vorläufern von Muskelzellen, die zu Myotubes verschmelzen, die schließlich zu Muskelfasern werden. Dieser Vorgang wird Myogenese genannt. Daher ist es beim Muskelaufbau von entscheidender Bedeutung, dass die Funktionalität erhalten bleibt, indem sichergestellt wird, dass reifende Muskelzellen strukturell ausgerichtet sind und ihr Überleben verbessert wird.
Der Hauptbestandteil von Bioink: IGF-1
Um die Myogenese zu simulieren, verließen sich die Forscher auf einen Schlüsselbestandteil ihres Bioinks: den Wachstumsfaktor IGF-1. Dieses Hormon mit einer dem Insulin ähnlichen Molekülstruktur ist für das normale Wachstum von Knochen und Gewebe unerlässlich.
Der Bioink besteht aus einem biokompatiblen Hydrogel auf Gelatinebasis namens Gelatinemethacryloyl (GeIMA), Myoblastenzellen und IGF-1-beschichteten PLGA-Mikropartikeln, die das Hormon beim Abbau der Partikel langsam freisetzen.
Vielversprechende Ergebnisse
Die Forscher fanden heraus, dass die Myoblasten drei Tage nach dem Biodruck der Muskelkonstrukte lebensfähig waren, was bestätigte, dass der Druckvorgang die Zellen nicht geschädigt hatte. Sie beobachteten eine verbesserte Ausrichtung der Myoblasten und die Fusion von Myoblasten zu Myotubes. Diese Ergebnisse waren besonders deutlich bei Konstrukten, die IGF-1 enthielten.
Auf dem Weg in eine regenerative Zukunft
Diese Ergebnisse sind erst der Anfang. Mit weiterer Forschung und Entwicklung könnten wir einen breiten Einsatz dieser Technologie in der Chirurgie und der regenerativen Medizin erleben. Wie er betonte Ali Khademhosseini, korrespondierender Autor der Studie, „liegt großes Potenzial in der Nutzung dieser Strategie für den therapeutischen Aufbau von funktionellem und kontraktilem Muskelgewebe.“
Die Forschung wurde in der Zeitschrift veröffentlicht Makromolekulare Biowissenschaften, und ich verlinke es hier.
