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l'impianto 3D-Printed promuove la crescita delle cellule nervose per trattare la lesione spinale

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Per la prima volta, i ricercatori all'università di California San Diego School di medicina e l'istituto di ingegneria nella medicina hanno usato le tecnologie rapide di stampa 3D per creare un midollo spinale, quindi impiantato con successo che armatura, caricata con le cellule staminali neurali, nei siti della lesione severa del midollo spinale in ratti.

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Gli impianti, hanno descritto in uno studio pubblicato nell'emissione del 14 gennaio della medicina della natura, sono intesi promuovere la crescita del nervo attraverso le lesioni del midollo spinale, ristabilendo i collegamenti e la funzione persa. Nei modelli del ratto, le impalcature hanno sostenuto la ricrescita del tessuto, la sopravvivenza della cellula staminale e l'espansione degli assoni neurali della cellula staminale dall'armatura e nel midollo spinale ospite.

«Negli ultimi anni e carte, ci siamo mossi progressivamente più vicino allo scopo di abbondante, la rigenerazione interurbana degli assoni danneggiati nella lesione del midollo spinale, che è fondamentale a tutto il ripristino vero della funzione fisica,» ha detto Mark Tuszynski co-senior autore, il MD, il Ph.D., professore della neuroscienza e direttore dell'istituto di traduzione della neuroscienza al UC San Diego School di medicina. Gli assoni sono le estensioni lunghe e threadlike sulle cellule nervose che raggiungono fuori per collegarsi ad altre cellule.

«Il lavoro recente ci mette anche più vicino alla cosa vera,» ha aggiunto co-primo l'autore Kobi Koffler, il Ph.D., scienziato di aiuto del progetto nel laboratorio di Tuszynski, «perché l'armatura 3D ricapitola le matrici snelle e impacchettate degli assoni nel midollo spinale. Contribuisce ad organizzare gli assoni della rigenerazione per ripiegare l'anatomia del midollo spinale pre-danneggiato.»

Shaochen Chen Co-senior autore, il Ph.D., professore nanoengineering e di un docente nell'istituto di ingegneria nella medicina a Uc San Diego ed i colleghi hanno usato 3D rapido che stampa la tecnologia per creare un'impalcatura che imita le strutture di sistema nervoso centrale.

«Come un ponte, allinea gli assoni della rigenerazione da una conclusione della lesione del midollo spinale all'altra. Gli assoni da soli possono diffondersi e ricrescere in tutta la direzione, ma l'impalcatura tiene gli assoni nell'ordine, guidante li per svilupparsi nella giusta direzione per completare il collegamento del midollo spinale,» Chen ha detto.

Stampa più veloce e più precisa

Gli impianti contengono dozzine di minuscoli, 200 canali micrometro di ampiezza (due volte la larghezza dei capelli umani) che la crescita neurale della cellula staminale e dell'assone della guida sulla lunghezza della lesione del midollo spinale. La tecnologia di stampa usata dal gruppo di Chen produce gli impianti due millimetro di taglia in 1,6 secondi. Le stampanti tradizionali dell'ugello richiedono parecchie ore per produrre le strutture molto più semplici.

Il processo è evolutivo alle dimensioni umane del midollo spinale. Come il proof of concept, ricercatori ha stampato gli impianti quattro centimetro di taglia modellistici dalle risonanze magnetiche delle lesioni umane reali del midollo spinale. Questi sono stati stampati in 10 minuti.

«Questo mostra la flessibilità della nostra tecnologia di stampa 3D,» ha detto co-primo l'autore Wei Zhu, Ph.D., nanoengineering il collega postdottorale nel gruppo di Chen. «Possiamo stampare rapidamente fuori un impianto che ha solo ragione da abbinare il sito danneggiato del midollo spinale ospite indipendentemente dalla dimensione e dalla forma.»

Ristabilimento dei collegamenti persi

I ricercatori hanno innestato gli impianti di due-millimetro, caricati con le cellule staminali neurali, nei siti della lesione severa del midollo spinale in ratti. Dopo alcuni mesi, il nuovo tessuto del midollo spinale era ricresciuto completamente attraverso la lesione ed ha collegato le estremità divise del midollo spinale ospite. I ratti trattati hanno riacquistato il miglioramento funzionale significativo del motore in loro gambe posteriori.

«Questo segna un altro punto chiave verso i test clinici di conduzione per riparare le lesioni del midollo spinale nella gente,» Koffler ha detto. «L'armatura fornisce una struttura stabile e fisica che sostiene l'innesto e la sopravvivenza coerenti delle cellule staminali neurali. Sembra proteggere le cellule staminali innestate dall'ambiente spesso tossico e infiammatorio di una lesione del midollo spinale ed aiuta gli assoni della guida attraverso il sito della lesione completamente.»

Ulteriormente, gli apparati circolatori dei ratti trattati avevano penetrato dentro gli impianti per formare le reti di funzionamento dei vasi sanguigni, che hanno aiutato le cellule staminali neurali a sopravvivere a.

«Vascularization è uno degli ostacoli principali nell'organizzazione degli impianti del tessuto che possono durare a lungo nel corpo,» Zhu ha detto. «3D ha stampato i tessuti ha bisogno del sistema vascolare di ottenere abbastanza spreco di scarico e di nutrizione. Il nostro gruppo ha fatto il lavoro sulle reti stampate 3-D del vaso sanguigno prima, ma non lo abbiamo compreso in questo lavoro. La biologia prende appena naturalmente la cura per noi dovuto la biocompatibilità eccellente delle nostre impalcature 3D.»

L'avanzamento segna l'intersezione di due linee di lavoro di lunga durata al UC San Diego School di medicina e Jacobs School di ingegneria, con progresso costante e incrementale. Gli scienziati attualmente stanno riportando in scala sulla tecnologia e stanno provando sui più grandi modelli animali in preparazione della prova umana potenziale. I punti seguenti inoltre comprendono l'incorporazione delle proteine all'interno delle impalcature del midollo spinale che avanzano per stimolare la sopravvivenza della cellula staminale e la conseguenza dell'assone.