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3D imprimió el implante trata lesión de la médula espinal
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El andamio nuevo del aparato médico imita la anatomía natural, impulsa el tratamiento célula-basado tronco; el acercamiento es escalable a los seres humanos y a esfuerzo de los avances hacia ensayos clínicos.
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Los investigadores en la Universidad de California San Diego School de la medicina y el instituto de la ingeniería en medicina han utilizado tecnologías rápidas de la impresión 3D para crear una médula espinal, después implantado con éxito que andamio, cargado con las células madres de los nervios, en sitios de lesión severa de la médula espinal en ratas.
Los implantes se piensan para promover crecimiento del nervio a través de lesiones de la médula espinal, restaurando conexiones y la función perdida. En modelos de la rata, los andamios apoyaron nuevo crecimiento del tejido, supervivencia de la célula madre, y la extensión de los axones de los nervios de la célula madre fuera del andamio y en la médula espinal del anfitrión.
“Estos últimos años y los papeles, nos hemos movido progresivamente más cercano a la meta de abundante, la regeneración de larga distancia de axones heridos en lesión de la médula espinal, que es fundamental a cualquier restauración verdadera de la función física,” dice Mark Tuszynski co-mayor autor, Doctor en Medicina, doctorado, el profesor de la neurología y al director del instituto de translación de la neurología en UC San Diego School de la medicina. Los axones son las extensiones largas, threadlike en las células nerviosas que alcanzan hacia fuera para conectar con otras células.
“La nueva obra nos pone incluso más cercano a auténtico,” añade a co-primer autor Kobi Koffler, doctorado, científico auxiliar del proyecto en el laboratorio de Tuszynski, “porque el andamio 3D recapitula los órdenes delgados, liados de axones en la médula espinal. Ayuda a organizar los axones de la regeneración para replicar la anatomía de la médula espinal pre-herida.”
Shaochen Chen Co-mayor autor, el doctorado, el profesor de nanoengineering y de un miembro del profesorado en el instituto de la ingeniería en medicina en Uc San Diego, y los colegas utilizaron 3D rápido que imprimía tecnología para crear un andamio que imita las estructuras de sistema nervioso central.
“Como un puente, alinea los axones de la regeneración a partir de un final de lesión de la médula espinal con el otro. Los axones solo pueden difundir y regrow en cualquier dirección, pero el andamio mantiene los axones el orden, dirigiéndolos para crecer en la dirección correcta para terminar la conexión de la médula espinal,” Chen observa.
Una impresión más rápida, más exacta
Los implantes contienen docenas de minúsculo, de 200 canales micrómetro-anchos (dos veces la anchura de un cabello humano) ese crecimiento de los nervios de la célula madre y del axón de la guía a lo largo de la longitud de lesión de la médula espinal. La tecnología de impresión usada por el equipo de Chen produce los implantes 2mm-sized en 1,6 segundos. Las impresoras tradicionales de la boca tardan varias horas para producir estructuras mucho más simples.
El proceso es escalable a los tamaños humanos de la médula espinal. Como la prueba del concepto, investigadores imprimió los implantes cuatro-centímetro-clasificados modelados de exploraciones de MRI de lesiones humanas reales de la médula espinal. Éstos fueron impresos en el plazo de 10 minutos.
“Esto muestra la flexibilidad de nuestra tecnología de la impresión 3D,” dice a co-primer autor Wei Zhu, doctorado, nanoengineering al becario postdoctoral en el grupo de Chen. “Podemos imprimir rápidamente un implante que apenas correcto hacer juego el sitio herido de la médula espinal del anfitrión sin importar el tamaño y la forma.”
Restauración de conexiones perdidas
Los investigadores injertaron los implantes de 2m m, cargados con las células madres de los nervios, en sitios de lesión severa de la médula espinal en ratas. Después de algunos meses, el nuevo tejido de la médula espinal regrown totalmente a través de lesión y conectó los extremos separados de la médula espinal del anfitrión. Las ratas tratadas recuperaron la mejora funcional significativa del motor en sus piernas traseras.
“Esto marca otro paso dominante hacia conducir ensayos clínicos para reparar lesiones de la médula espinal en gente,” Koffler dice. “El andamio proporciona una estructura estable, física que apoye el engraftment y la supervivencia constantes de células madres de los nervios. Parece proteger a las células madres injertadas del ambiente a menudo tóxico, inflamatorio de lesión de la médula espinal y ayuda a los axones de la guía a través del sitio de la lesión totalmente.”
Además, los sistemas circulatorios de las ratas tratadas habían penetrado dentro de los implantes para formar redes de funcionamiento de los vasos sanguíneos, que ayudaron a las células madres de los nervios a sobrevivir.
“Vascularization es uno de los obstáculos principales en dirigir los implantes del tejido que pueden durar en el cuerpo durante mucho tiempo,” Zhu observa. “3D imprimió tejidos necesita vasculatura conseguir bastante basura de la nutrición y de la descarga. Nuestro grupo ha hecho el trabajo sobre 3D imprimió redes del vaso sanguíneo antes, pero no lo incluimos en este trabajo. La biología apenas toma naturalmente el cuidado de ella para nosotros debido al biocompatibility excelente de nuestros andamios 3D.”
El avance marca la intersección de dos prolongadas líneas de trabajo en el UC San Diego School de la medicina y Jacobs School de la ingeniería, con progreso constante, ampliado. Los científicos están escalando encima de la tecnología y están probando actualmente en modelos animales más grandes con objeto de la prueba humana potencial. Los pasos siguientes también incluyen la incorporación de proteínas dentro de los andamios de la médula espinal que fomentan para estimular supervivencia de la célula madre y consecuencia del axón.