Home Gesundheit Forscher bauen 3D-gedrucktes Herz aus Spenderzellen von Patienten

Forscher bauen 3D-gedrucktes Herz aus Spenderzellen von Patienten


Obwohl es viel kleiner ist als ein menschliches Herz – mit nur 2,5 Zentimetern ist es ungefähr so ​​groß wie ein Kaninchen -, beweist der Proof-of-Concept immer noch eine vollständig vaskularisierte Struktur mit seinen eigenen Zellen, Ventrikeln und Atrien.

Die Zellen sind in der Lage, sich zusammenzuziehen, aber sie müssen immer noch lernen, zusammenzuarbeiten, um effektiv Blut zu pumpen, bevor sie als Transplantatmaterial in Tiermodellen getestet werden, so der Forschungsleiter Tal Dvir, Professor an der School of Tel Aviv University Molekulare Zellbiologie und Biotechnologie und Sagol Center for Regenerative Biotechnology.

"Den Menschen ist es in der Vergangenheit gelungen, die Struktur eines Herzens mit einem 3D-Druck zu drucken, jedoch nicht mit Zellen oder Blutgefäßen", sagte Dvir in einer Erklärung. "Unsere Ergebnisse zeigen das Potenzial unseres Ansatzes für die Entwicklung personalisierter Gewebe- und Organersatzprodukte die Zukunft."

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Der Aufbau eines neuen Herzens begann mit einer Biopsie des Fettgewebes eines Patienten, die anschließend in zelluläres und azelluläres Material aufgeteilt wurde. Die Zellen wurden in pluripotente Stammzellen umprogrammiert, während die extrazelluläre Matrix aus Kollagen, Zuckern und Proteinen zu einem personalisierten Hydrogel verarbeitet wurde.

Dieses Hydrogel bildet die Basis für den 3D-Bioink, der mit Stammzellen gemischt wird, die in Herz- und Endothelzellen differenziert wurden. Durch das Wechseln zwischen den beiden verschiedenen Tinten konnten die Forscher Flecken des Herzgewebes mit Blutgefäßen konstruieren, die mit dem Immunsystem des Patienten kompatibel sind.

VERBINDUNG: Bioink mit Stammzellen kann für den 3D-Druck von lebendem Gewebe verwendet werden

"Die Biokompatibilität von technischen Werkstoffen ist entscheidend, um das Risiko der Abstoßung von Implantaten zu vermeiden, was den Erfolg solcher Behandlungen gefährdet", sagte Dvir.

Um sicherzustellen, dass die Herzform mit der Anatomie des Patienten übereinstimmt, wurden CT-Scans verwendet, um einen grundlegenden Bauplan des Organs zu erfassen, einschließlich der Ausrichtung der Hauptblutgefäße im linken Ventrikel. Die Geometrie der Schiffe wurde dann mit computergestützter Konstruktionssoftware erstellt.

CT-Scans können jedoch keine Bilder der kleineren Blutgefäße liefern, die das Herzgewebe durchkreuzen. Um sicherzustellen, dass das gesamte Pflaster genug Sauerstoff erhält, wurden mathematische Modelle verwendet, um ein vollständigeres Gefäßsystem zu erstellen, das auf der Grundlage der Sauerstoffgesetze berechnet wurde Verbrauch und Gleichungen für eine optimale Verteilung.

"Hier können wir einen einfachen Ansatz für 3D-gedruckte dicke, vaskularisierte und perfusierbare Herzgewebe vorstellen, die vollständig mit den immunologischen, zellulären, biochemischen und anatomischen Eigenschaften des Patienten übereinstimmen", fügte er hinzu. Die vollständige Studie wurde in Advanced Science veröffentlicht.

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