Si Gerry Koons, isang mag-aaral ng MD / PhD sa Rice at Baylor College of Medicine, ay naghahanda ng isang Xoree-print na bioreactor para sa mga pagsubok. (Credit: Jeff Fitlow / Rice)

Ang isang bagong pamamaraan ay lumalaki ng live na buto upang ayusin ang mga pinsala sa craniofacial sa pamamagitan ng paglakip sa isang 3D-print na bioreactor — talaga, isang amag-sa isang tadyang.

Mga stem cell at mga daluyan ng dugo mula sa rib ng infiltrate scaffold material sa magkaroon ng amag at palitan ito ng natural na pasadyang buto na akma sa pasyente.

Ang Bioengineer Antonios Mikos, isang payunir sa larangan ng tisyu ng tisyu, at pinagsama ng kanyang mga kasamahan ang mga teknolohiyang kanilang binuo noong isang dekada na programa. Ang layunin ay isulong ang craniofacial reconstruction sa pamamagitan ng pagsamantala sa natural na mga nakapagpapagaling na kapangyarihan.

Ang mga mananaliksik ay bumuo ng isang pamamaraan upang mapalago ang mga angkop na angkop na buto ng buto upang ayusin ang mga pinsala sa panga sa buto mula sa sariling tadyang ng isang pasyente. (Credit: Mikos Research Group)

Ang pamamaraan ay binuo upang mapalitan ang kasalukuyang mga diskarte sa pagbabagong-tatag na gumagamit ng mga tisyu ng graft ng buto mula sa iba't ibang mga lugar ng isang pasyente, tulad ng mas mababang paa, balakang, at balikat.

Kapalit ng buto

"Ang isang pangunahing pagbabago sa gawaing ito ay ang paggamit ng 3D-print na bioreactor upang mabuo ang buto na lumago sa ibang bahagi ng katawan habang pinapanatili natin ang kakulangan upang tanggapin ang bagong nabuong tisyu," sabi ni Mikos, propesor ng bioengineering at kemikal at biomolecular engineering sa Rice Unibersidad at isang miyembro ng National Academy of Engineering at National Academy of Medicine.

"Ang mga naunang pag-aaral ay nagtatag ng isang pamamaraan para sa paglikha ng mga buto ng buto na may o walang sariling suplay ng dugo mula sa totoong buto na itinanim sa lukab ng dibdib," sabi ni coauthor Mark Wong, isang propesor, upuan, at direktor ng programa ng oral at maxillofacial surgery department kasama ang Paaralan ng Dentistry sa University of Texas Health Science Center sa Houston.

"Ipinakita ng pag-aaral na ito na maaari kaming lumikha ng mabubuhay na mga grafts ng buto mula sa mga artipisyal na kapalit ng buto. Ang makabuluhang bentahe ng pamamaraang ito ay hindi mo kailangang anihin ang sariling buto ng isang pasyente upang makagawa ng isang graft ng buto, ngunit ang iba pang mga hindi mapagkukunang-autogenous ay maaaring magamit, "sabi niya.

Niniting at natakpan

Upang patunayan ang kanilang konsepto, ang mga mananaliksik ay gumawa ng isang hugis-parihaba na depekto sa mandibles ng tupa. Lumikha sila ng isang template para sa pag-print ng 3D at nakalimbag ng isang implantable na magkaroon ng amag at isang spacer, na parehong gawa sa PMMA, na kilala rin bilang buto ng semento. Ang layunin ng spacer ay upang maitaguyod ang pagpapagaling at pigilan ang peklat na tisyu mula sa pagpuno ng defect site.

Inalis nila ang sapat na buto mula sa buto-buto ng modelo ng hayop upang ilantad ang periosteum, na nagsisilbing mapagkukunan ng mga stem cell at vasculature sa seed scaffold material sa loob ng amag. Kasama sa mga pangkat ng pagsubok ang durog na buto ng buto ng buto o sintetiko na calcium phosphate na materyales upang makagawa ng biocompatible scaffold.

Ang hulma, na may bukas na gilid ng laso upang lumikha ng isang masikip na interface, nanatili sa lugar para sa siyam na linggo bago alisin at ilipat sa site ng kakulangan, pinapalitan ang spacer. Sa mga modelo ng hayop, ang bagong buto na niniting sa luma at malambot na tisyu ay lumago sa paligid at sakop ang site.

Bakit ang mga buto-buto?

"Pinili naming gumamit ng mga buto-buto dahil madali silang ma-access at isang mayamang mapagkukunan ng mga stem cell at vessel, na pumapasok sa plantsa at lumaki sa bagong tisyu ng buto na tumutugma sa pasyente," sabi ni Mikos. "Hindi na kailangan para sa napakaraming mga kadahilanan ng paglago o mga cell na makapagpagulo sa proseso ng pag-apruba ng regulasyon at pagsasalin sa mga klinikal na aplikasyon."

Nag-aalok ang mga buto-buto ng isa pang kalamangan. "Maaari naming maaaring lumago ang bagong buto sa maraming mga buto-buto nang sabay-sabay," sabi ni coauthor Gerry Koons, isang mag-aaral ng MD / PhD sa Rice at Baylor College of Medicine na kasalukuyang nagtatrabaho sa lab ng Mikos '.

Ang paggamit ng PMMA para sa magkaroon ng amag at spacer ay isang simpleng pagpapasya, sabi ni Mikos, dahil naayos ito bilang isang medikal na aparato para sa mga biological application para sa mga dekada. Noong Ikalawang Digmaang Pandaigdig, nang gumamit ng mga eroplano na manlalaban ang mga sasakyang panghimpapawid ng PMMA, napansin ng mga doktor na ang mga shards na naka-embed sa nasugatan na mga piloto ay hindi nagiging sanhi ng pamamaga at sa gayon ay itinuturing na ito ay benign. Habang ang paunang layunin ng pag-aaral ay upang mapagbuti ang paggamot ng mga pinsala sa larangan ng digmaan, ang malaking larawan ay may kasamang mga operasyon sa sibilyan din.

Lumilitaw ang mga resulta sa Paglilitis ng National Academy of Sciences.

Tungkol sa May-akda

Ang mga karagdagang coauthors ay mula sa Rice; ang University of Texas Health Science Center sa Houston; Baylor College of Medicine; Synthasome, Inc., San Diego; at Radboud University Medical Center, Netherlands.

Pinopondohan ng Armed Forces Institute of Regenerative Medicine ang pananaliksik. Ang karagdagang suporta para sa pananaliksik ay nagmula sa National Institutes of Health, Osteo Science Foundation, Barrow Scholars Program, at ang Robert at Janice McNair Foundation.

Source: rice University

libro_science