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l'implant 3D-Printed favorise la croissance de cellule nerveuse pour traiter des lésions de la moelle épinière

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Pour la première fois, les chercheurs à l'Université de Californie San Diego School de la médecine et l'institut de l'ingénierie dans la médecine ont employé des technologies rapides de l'impression 3D pour créer une moelle épinière, puis avec succès implanté qu'échafaudage, chargé avec les cellules souche neurales, dans des sites de blessure grave de moelle épinière dans les rats.

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Les implants, ont décrit dans une étude éditée dans la question du 14 janvier de la médecine de nature, sont prévus pour favoriser la croissance de nerf à travers des blessures de moelle épinière, reconstituant des connexions et la fonction perdue. Dans des modèles de rat, les échafaudages ont soutenu la recroissance de tissu, la survie de cellule souche et l'expansion des axones neuraux de cellule souche hors de l'échafaudage et dans la moelle épinière de centre serveur.

« Ces dernières années et des papiers, nous nous sommes progressivement rapprochés le but d'abondant, la régénération de fond des axones blessés dans la blessure de moelle épinière, qui est fondamentale à n'importe quelle restauration vraie de fonction physique, » a indiqué Mark Tuszynski auteur Co-supérieur, la DM, le Ph.D., le professeur de la neurologie et le directeur de l'institut de translation de neurologie à UC San Diego School de médecine. Les axones sont les longs, threadlike prolongements sur les cellules nerveuses qui atteignent pour se relier à d'autres cellules.

« Les travaux récents nous mettent même plus près de la chose vraie, » a ajouté le Co-premier l'auteur Kobi Koffler, Ph.D., scientifique auxiliaire de projet dans le laboratoire de Tuszynski, « parce que l'échafaudage 3D récapitule les choix minces et empaquetés d'axones dans la moelle épinière. Elle aide à organiser des axones de régénérer pour replier l'anatomie de la moelle épinière pré-blessée. »

Shaochen Chen auteur Co-supérieur, le Ph.D., le professeur de nanoengineering et d'un membre de la faculté dans l'institut de l'ingénierie dans la médecine chez Uc San Diego, et les collègues ont employé 3D rapide imprimant la technologie pour créer un échafaudage qui imite les structures de système nerveux centrales.

« Comme un pont, il aligne des axones de régénérer d'une fin de la blessure de moelle épinière sur l'autre. Les axones seuls peuvent répandre et regrow dans n'importe quelle direction, mais l'échafaudage maintient des axones dans l'ordre, les guidant pour se développer dans la bonne direction pour accomplir la connexion de moelle épinière, » Chen a dit.

Une impression plus rapide et plus précise

Les implants contiennent des douzaines de minuscule, de 200 canaux de la taille du micromètre (deux fois la largeur des cheveux) cette croissance neurale de cellule souche et d'axone de guide sur la longueur de la blessure de moelle épinière. La technologie de impression employée par l'équipe de Chen produit les implants de taille d'un deux en 1,6 secondes. Les imprimantes traditionnelles de bec prennent plusieurs heures pour produire des structures beaucoup plus simples.

Le processus est extensible aux tailles humaines de moelle épinière. Comme la validation de principe, chercheurs a imprimé les implants de taille quatre modelés des balayages d'IRM des blessures humaines réelles de moelle épinière. Celles-ci ont été imprimées d'ici 10 minutes.

« Ceci montre la flexibilité de notre technologie de l'impression 3D, » a dit le Co-premier l'auteur Wei Zhu, Ph.D., nanoengineering le boursier post-doctoral en groupe de Chen. « Nous pouvons rapidement imprimer un implant qui est simplement juste d'assortir le site blessé de la moelle épinière de centre serveur indépendamment de la taille et de la forme. »

Reconstitution des connexions perdues

Les chercheurs ont greffé les implants de deux-millimètre, chargés avec les cellules souche neurales, dans des sites de blessure grave de moelle épinière dans les rats. Après quelques mois, le nouveau tissu de moelle épinière regrown complètement à travers la blessure et a relié les extrémités divisées de la moelle épinière de centre serveur. Les rats traités ont regagné l'amélioration fonctionnelle significative de moteur dans leurs jambes de derrière.

« Ceci marque une autre étape principale vers des tests cliniques de conduite pour réparer des blessures de moelle épinière dans les personnes, » Koffler a dit. « L'échafaudage fournit une structure stable et physique qui soutient à engraftment et à survie cohérents des cellules souche neurales. Il semble protéger les cellules souche greffées de l'environnement souvent toxique et inflammatoire d'une blessure de moelle épinière et aide des axones de guide par le site de lésion complètement. »

En plus, les appareils circulatoires des rats traités avaient pénétré à l'intérieur des implants pour former les réseaux de fonctionnement des vaisseaux sanguins, qui ont aidé les cellules souche neurales à survivre.

« Vascularization est l'un des obstacles principaux en machinant les implants de tissu qui peuvent durer dans le corps pendant longtemps, » Zhu a dit. « 3D a imprimé des tissus a besoin de vascularisation pour obtenir assez de déchets de nutrition et de décharge. Notre groupe a effectué le travail sur les réseaux imprimés à trois dimensions de vaisseau sanguin avant, mais nous ne l'avons pas inclus dans ce travail. La biologie prend juste naturellement soin de elle pour nous dus à l'excellent biocompatibility de nos échafaudages 3D. »

L'avance marque l'intersection de deux lignes de travail de longue date à l'UC San Diego School de la médecine et Jacobs School de l'ingénierie, avec le progrès régulier et par accroissement. Les scientifiques actuellement mesurent vers le haut de la technologie et examinent sur de plus grands modèles animaux en vue de l'essai humain potentiel. Les prochaines étapes incluent également l'incorporation des protéines dans les échafaudages de moelle épinière qui promeuvent pour stimuler la survie de cellule souche et la conséquence d'axone.