Cải thiện quá trình in sinh học để tái tạo xương bằng kỹ thuật in 3D đông lạnh

Ngày tạo: 14/09/2020 3:51:41 CH

Các nhà nghiên cứu từ Trung Quốc tiếp tục nỗ lực cải tiến các phương pháp tái tạo xương, công bố phát hiện của họ trong “Cryogenic 3D printing of dual-delivery scaffolds for improved bone regeneration with enhanced vascularization” (In 3D bằng phương pháp đông lạnh của giàn giáo sinh đôi để cải thiện quá trình tái tạo xương với tăng cường mạch máu)

Liên quan đến các công nghệ mới để tái tạo xương, nhiều dự án đã xuất hiện, đặc biệt là trong 5 năm qua. Khi in 3D trở nên phổ biến hơn, in sinh học cũng tiếp tục phát triển. Tái tạo xương luôn là một thách thức. Mặc dù in sinh học vẫn còn là một lĩnh vực tương đối mới, nhưng những tiến bộ ấn tượng đã đạt được nhờ các thí nghiệm với vật liệu mới, ống nano và cấu trúc sáng tạo.

Khả năng tồn tại của tế bào thường là vấn đề lớn nhất. Mặc dù ngày nay kỹ thuật mô ngày càng trở nên thành công nhưng đây vẫn là một quá trình cực kỳ tinh vi, bởi vì tế bào không chỉ phải phát triển trong phòng thí nghiệm mà còn phải được duy trì trong phòng thí nghiệm. Do đó, các nhà khoa học đã và đang nghiên cứu để cải thiện các cấu trúc như giàn giáo, vì trong hầu hết các trường hợp, chúng có nhiệm vụ hỗ trợ các tế bào được in. Trong nghiên cứu này, tác giả nhấn mạnh sự cần thiết của "quá trình tạo xương và tạo mạch xuất sắc" trong quá trình tái tạo xương.

Trong trường hợp này, các nhà nghiên cứu đã sử dụng công nghệ in 3D nhiệt độ thấp, trong đó sự thay đổi pha giữa chất lỏng và chất rắn được sử dụng để kích hoạt phản ứng trùng hợp, tạo ra một vật thể cực kỳ mềm có thể giữ nguyên hình dạng của nó. Tác giả đã sử dụng sự kết hợp của β-tricalcium phosphate (β-TCP) và mực cao su tổng hợp có chứa peptide tạo xương (OP) để in 3D một khung dựng phân phối kép. In 3D nhiệt độ thấp thường liên quan đến việc in 3D một vật liệu giống như gel ở nhiệt độ thấp để nó được lắng đọng ở dạng rắn, hoặc đóng băng cấu trúc bán lỏng được in trong quá trình sản xuất. Những phương pháp này thường dẫn đến các cấu trúc khả thi hơn cho kỹ thuật mô và ngày càng trở nên phổ biến hơn trong nghiên cứu trong vài năm qua.

Tại đây, các nhà nghiên cứu khuấy vật liệu TCP trong một chậu nước đá trong 30 phút (do đó có tên là "nhiệt độ thấp"), sau đó kết hợp với OP và in ra trong một máy in chuyên dụng. Sau đó, khung dựng thu lại được làm đông khô để loại bỏ nước và mực nhũ tương hỗn hợp trộn với OP. Sau đó, giá thể được phủ trong peptide tạo mạch (AP) có chứa collagen, được ủ ở 37°C trong 30 phút, và được làm khô ở nhiệt độ phòng. OP được sử dụng để thúc đẩy sự hình thành xương hoặc phát triển xương, trong khi AP được sử dụng để thúc đẩy quá trình hình thành mạch, hình thành các mạch máu mới.

Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Data Design Viet Nam-Cải thiện quá trình in sinh học để tái tạo xương bằng kỹ thuật in 3D đông lạnh

Trong quá trình xác định đặc tính của vật liệu, cùng với các nghiên cứu in vitro và in vivo, các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng các giàn phân phối peptide kép cung cấp “cải thiện sự hình thành xương mới” khi thử nghiệm trên chuột, cũng như cung cấp cải thiện hệ mạch máu trong mô.

Khi nghiên cứu các đặc tính cơ học, các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng collagen I hydrogel thể hiện độ bền nén và mô đun đàn hồi thấp, trong khi giàn giáo T và TB cho thấy độ bền và mô đun đàn hồi gần với mô đun đàn hồi hơn nhiều.

“Người ta cũng nhận thấy rằng việc phủ thêm collagen I hydrogel lên giá đỡ kỹ thuật mô xương (tức là giàn giáo TV và TVB), chỉ làm giảm một chút cường độ nén và mô đun đàn hồi, cho thấy rằng kỹ thuật mô xương in 3D đông lạnh các khung dựng được phủ một lớp mỏng collagen I hydrogel thích hợp về mặt cơ học để sửa chữa / tái tạo các mô xương bị đào thải, ”các nhà nghiên cứu giải thích.

Nghiên cứu trong ống nghiệm cho thấy sự phát hành AP nhanh chóng lên đến mức 58 phần trăm cho các nhóm TV và TVB, nhưng nó đã đạt mức cao nhất mười ngày sau đó. OP được giải phóng khỏi giàn lao cho thấy “mức độ phát hành bền vững hơn”. Con số này đạt được là 79% sau 42 ngày.

Các nghiên cứu in vivo cho thấy sự tái tạo xương chỉ hiển thị ở vùng ngoại vi của khuyết tật sọ não ở chuột. Các khiếm khuyết với giàn T và TV cho thấy sự tái tạo không hoàn toàn, trong khi các hốc bên trong giàn lao chứa đầy mô xương mới, ngoại trừ một khoảng trống ở giữa các giàn và các khiếm khuyết. Các đài TVB cho thấy "sự cải thiện đáng kể" với việc tái tạo các khuyết tật sọ não.

Nhiều khả năng, các giàn TVB cho thấy số lượng tái sinh lớn nhất do quá trình hình thành mạch và tạo xương do “hiệu ứng hiệp đồng” của AP và OP mang lại. Nhìn chung, sự hình thành mạch trong ống nghiệm đã được cải thiện, trong khi sự biệt hóa tạo xương trong ống nghiệm cũng được tăng cường.