Video:
”Leikkauksen jälkeiset komplikaatiot” on epämääräinen ja pelottava termi, joka viittaa leikkauksen jälkeen syntyviin sekundaarisiin sairauksiin, kuten infektioihin. Tutkimukset ovat osoittaneet, että nämä komplikaatiot koskettavat yli 50 miljoonaa potilasta maailmanlaajuisesti, ja niitä esiintyy todennäköisemmin korkean tulotason maissa, kuten Yhdysvalloissa, joissa leikkaukset ovat yleisempiä.
Korjaavien ja kosmeettisten leikkausten osalta, joita Yhdysvalloissa oli American Society of Plastic Surgeons -järjestön mukaan yhteensä 22 miljoonaa vuonna 2018, tämä riski on erityisen tuntuva, koska ne ovat invasiivisia. Uusi havainto voi kuitenkin mullistaa tämän riskin. Käyttämällä uusia 3D-bioprinting-tekniikoita biomateriaalitutkijat ja kudosinsinöörit Kiinasta, Yhdysvalloista ja Belgiasta ovat keksineet, miten kehonosia ja elimiä voidaan kasvattaa ei-invasiivisesti elävän ihon alla.
Heidän uusi lähestymistapansa 3D-bioprintingiin ja mahdollistaa ei-invasiivisen kudoskasvun ja haavan paranemisen. Se toimii ruiskuttamalla bioink-soluja, perinteisesti 3D-bioprinttauksessa käytettävää lisäainemateriaalia, ihon alle ja käyttämällä lähi-infrapunavaloa tunkeutumaan kudokseen ja siirtämään räätälöitävissä olevia rakennusmalleja – kuten korvan tai abstraktin muodon – uusiin ruiskutettuihin soluihin.
Korva alkoi muodostua vain 20 sekunnissa.
Uudessa tutkimuksessa, joka julkaistiin perjantaina Science Advances -lehdessä, työryhmä selittää, miten heidän lähestymistapansa erottuu aiemmasta 3D-biotulostuksen parissa tehdystä työstä.
”Tällä hetkellä 3D-tulostettujen makroskooppisten tuotteiden in vivo -sovellusstrategiat rajoittuvat kirurgiseen istutukseen tai 3D-tulostukseen paikan päällä altistuneessa traumassa, jotka molemmat edellyttävät sovelluskohdan altistamista”, kirjoittavat kirjoittajat. ” ei voida hyvin täyttää nykyisillä 3D-tulostustekniikoilla, mikä motivoi meitä kehittämään ei-invasiivisia 3D-tulostustekniikoita, joilla voidaan ei-invasiivisesti valmistaa kudospeitteistä bioinkkiä räätälöidyiksi tuotteiksi, mukaan lukien elävät kudoskonstruktiot in situ.”
Tutkijoiden ei-invasiivinen toimintatapa toimii siten, että hiirten ihon alle ruiskutetaan aluksi soluja bioinkistä haavan tai tulevan rekonstruktioinnin paikalle. Tällä bioinkillä ei ole itse alkuperäistä muotoa, mutta se sisältää biologisia rakennuspalikoita, jotka voidaan muovata mihin tahansa muotoon.
Biomassan ruiskuttamisen jälkeen tutkijat altistavat alueen lähi-infrapunavalolle, joka on läpäissyt digitaalisen sirun, joka sisältää räätälöityjä rakennusohjeita biomassalle. Kun valo kulkee sirun läpi, se poimii ohjeet ja kuljettaa ne syvälle ihon alle sen alla olevaan biosinkkiin.
Toisin kuin muut näkyvän valon muodot, jopa UV-valo, lähi-infrapunavalo pystyy tunkeutumaan syvälle kudokseen. Tämä tekee siitä täydellisen kantajan rakennusohjeiden välittämiseen biomusteeseen.
Kun biomuste on saanut ohjeensa, se alkaa turvallisesti muuntua ihon alla ja ottaa uuden, räätälöidyn muodon. Tutkimuksessa tutkijat pystyivät luomaan abstrakteja muotoja, kuten ristin ja kakkua muistuttavan rakenteen sekä ihmisen korvan likimääräisen muodon.
Tekijät kirjoittavat, että korva alkoi muodostua vain 20 sekunnissa hiiren iholle ja säilytti muotonsa ainakin kuukauden ajan.
Prosessia kuvaavalla videolla kirjoittajat sanovat, että jäljelle jäänyt biomuste voitiin poistaa paikalta, jolloin täysin muodostunut uusi kudos paljastui.
Tekijät sanovat, että tulevaisuudessa tämänkaltaista toimintatapaa voitaisiin käyttää yksilölliseen ja monipuoliseen kudosrekonstruktioon myös ihmisillä. He toivovat, että tällaisen ei-invasiivisen lähestymistavan avulla kirurgit voisivat välttää tarpeettomia ja mahdollisesti vaarallisia jälleenrakennusleikkauksia.
”Tämä työ tarjoaa konseptitodisteen ei-invasiiviselle in vivo 3D-bioprinttaukselle, joka avaisi uuden tien lääketieteelliselle 3D-tulostukselle ja edistäisi minimaalisesti invasiivista tai ei-invasiivista lääketiedettä”, kirjoittavat kirjoittajat.
Tiivistelmä: Kolmiulotteisella tulostustekniikalla (3D-tulostustekniikalla) on paljon potentiaalia kliinisen lääketieteen edistämiseen. Tällä hetkellä 3D-tulostettujen makroskooppisten tuotteiden in vivo -sovellusstrategiat rajoittuvat kirurgiseen implantointiin tai in situ 3D-tulostukseen altistuneessa traumassa, jotka molemmat edellyttävät sovelluskohdan altistamista. Tässä esittelemme digitaalisen lähi-infrapuna- (NIR) fotopolymerisaatioon (DNP) perustuvan 3D-tulostustekniikan, joka mahdollistaa kudosrakenteiden ei-invasiivisen in vivo 3D-bioprinttauksen. Tässä tekniikassa NIR-valo moduloidaan räätälöityyn kuvioon digitaalisella mikropeililaitteella ja projisoidaan dynaamisesti monomeeriliuosten polymerisaation spatiaalista indusointia varten. Ex vivo-säteilyttämällä kuvioidulla NIR:llä ihon alle ruiskutettu biomassa voidaan ei-invasiivisesti tulostaa räätälöidyiksi kudosrakenteiksi in situ. Ilman leikkausimplantaatiota saatiin in vivo yksilöllisiä korvan kaltaisia kudosrakenteita, joissa on kondrifikaatio, ja lihaskudosta korjaava soluja sisältävä konforminen teline. Tämä työ tarjoaa konseptitodistuksen noninvasiivisesta in vivo 3D-bioprinttauksesta.