Gerry Koons, một sinh viên MD / Tiến sĩ tại Đại học Y Rice và Baylor, chuẩn bị một lò phản ứng sinh học in 3D để thử nghiệm. (Tín dụng: Jeff Fitlow / Gạo)

Một kỹ thuật mới phát triển xương sống để sửa chữa các chấn thương sọ não bằng cách gắn một lò phản ứng sinh học in 3D về cơ bản, một khuôn hình vào một xương sườn.

Tế bào gốc và mạch máu từ xương sườn xâm nhập vào vật liệu giàn giáo trong khuôn và thay thế bằng xương tự nhiên phù hợp với bệnh nhân.

Bioengineer Antonios Mikos, người tiên phong trong lĩnh vực kỹ thuật mô và các đồng nghiệp của ông đã kết hợp các công nghệ mà họ đã phát triển trong một chương trình kéo dài một thập kỷ. Mục tiêu là để thúc đẩy tái thiết sọ não bằng cách tận dụng khả năng chữa bệnh tự nhiên của cơ thể.

Các nhà nghiên cứu đã phát triển một kỹ thuật để phát triển cấy ghép xương phù hợp để sửa chữa chấn thương xương hàm từ xương sườn của chính bệnh nhân. (Tín dụng: Nhóm nghiên cứu Mikos)

Kỹ thuật này đang được phát triển để thay thế các kỹ thuật tái tạo hiện tại sử dụng các mô ghép xương từ các khu vực khác nhau của bệnh nhân, chẳng hạn như chân dưới, hông và vai.

Thay thế xương

Một cải tiến lớn của công việc này là tận dụng lò phản ứng sinh học được in bằng công nghệ 3D để hình thành xương phát triển ở một bộ phận khác của cơ thể trong khi chúng tôi thừa nhận khiếm khuyết để chấp nhận mô mới được tạo ra, Đại học và là thành viên của Học viện Kỹ thuật Quốc gia và Học viện Y khoa Quốc gia.

Các nghiên cứu trước đó đã thiết lập một kỹ thuật tạo ra các mảnh ghép xương có hoặc không có nguồn cung cấp máu từ xương thật cấy vào khoang ngực, đồng tác giả Mark Wong, giáo sư, chủ tịch và giám đốc chương trình của khoa phẫu thuật miệng và maxillofacial với Trường của Nha khoa tại Trung tâm Khoa học Y tế Đại học Texas ở Houston.

Nghiên cứu này đã chứng minh rằng chúng tôi có thể tạo ra các mảnh ghép xương khả thi từ các vật liệu thay thế xương nhân tạo. Ưu điểm đáng kể của phương pháp này là bạn không cần phải thu hoạch xương của chính bệnh nhân để ghép xương, nhưng các nguồn không tự sinh khác có thể được sử dụng, ông nói.

Dệt kim và phủ

Để chứng minh khái niệm của họ, các nhà nghiên cứu đã tạo ra một khiếm khuyết hình chữ nhật trong các quả cam của cừu. Họ đã tạo ra một mẫu để in 3D và in một khuôn cấy ghép và một miếng đệm, cả hai đều được làm bằng PMMA, còn được gọi là xi măng xương. Mục tiêu của miếng đệm là thúc đẩy quá trình lành thương và ngăn ngừa mô sẹo lấp đầy vị trí khiếm khuyết.

Họ đã loại bỏ đủ xương từ xương sườn của mô hình động vật để lộ ra màng ngoài tim, vốn là nguồn cung cấp tế bào gốc và mạch máu để tạo mầm vật liệu bên trong khuôn. Các nhóm thử nghiệm bao gồm xương sườn nghiền hoặc vật liệu canxi phốt tổng hợp để làm cho giàn giáo tương thích sinh học.

Khuôn, với mặt sườn mở để tạo ra một giao diện chặt chẽ, giữ nguyên vị trí trong chín tuần trước khi loại bỏ và chuyển đến vị trí của khuyết tật, thay thế miếng đệm. Trong các mô hình động vật, xương mới được đan thành mô cũ và mềm mọc xung quanh và bao phủ trang web.

Tại sao xương sườn?

Chúng tôi chọn sử dụng xương sườn vì chúng dễ dàng tiếp cận và là nguồn tế bào gốc và mạch máu phong phú, xâm nhập vào giàn giáo và phát triển thành mô xương mới phù hợp với bệnh nhân, Khăn Mikos nói. Không có nhu cầu về các yếu tố tăng trưởng ngoại sinh hoặc tế bào sẽ làm phức tạp quá trình phê duyệt quy định và dịch sang các ứng dụng lâm sàng.

Sườn cung cấp một lợi thế khác. Đồng thời chúng ta có thể phát triển xương mới trên nhiều xương sườn, đồng tác giả Gerry Koons, một sinh viên MD / Tiến sĩ tại Đại học Y Rice và Baylor hiện đang làm việc trong phòng thí nghiệm của Mikos.

Sử dụng PMMA cho khuôn và miếng đệm là một quyết định đơn giản, Mikos nói, vì nó đã được quy định là một thiết bị y tế cho các ứng dụng sinh học trong nhiều thập kỷ. Trong Thế chiến II, khi các máy bay chiến đấu sử dụng kính chắn gió PMMA, các bác sĩ nhận thấy rằng các mảnh vỡ được nhúng vào các phi công bị thương không gây viêm và do đó coi nó là lành tính. Trong khi mục tiêu ban đầu của nghiên cứu là cải thiện việc điều trị chấn thương chiến trường, bức tranh lớn bao gồm cả phẫu thuật dân sự.

Các kết quả xuất hiện trong Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia.

Về các tác giả

Các đồng tác giả bổ sung là từ Gạo; Trung tâm Khoa học Y tế Đại học Texas tại Houston; Trường Cao đẳng Y khoa Baylor; Synthasome, Inc., San Diego; và Trung tâm Y tế Đại học Radboud, Hà Lan.

Viện Y học tái sinh vũ trang tài trợ cho nghiên cứu. Hỗ trợ bổ sung cho nghiên cứu đến từ Viện sức khỏe quốc gia, Quỹ khoa học Osteo, Chương trình học giả Barrow và Quỹ Robert và Janice McNair.

nguồn: Đại học Rice

sách_science