ความท้าทายหลักประการหนึ่งในวิศวกรรมเนื้อเยื่อในปัจจุบันคือการสร้างเครือข่ายหลอดเลือดและเส้นเลือดฝอยที่สมบูรณ์ทั่วทั้งเนื้อเยื่อเทียม วิธีแก้ปัญหาที่มีแนวโน้มดีซึ่งขณะนี้แสดงให้เห็นโดยนักวิจัยในเบลเยียมคือการสร้างบล็อคเซลล์ขนาดไมครอนที่รวมเครือข่ายของเส้นเลือดฝอยซึ่งสามารถพิมพ์ทางชีวภาพ 3 มิติเพื่อสร้างโครงสร้างเนื้อเยื่อขนาดใหญ่ นอกจากจะช่วยในการออกแบบ
เนื้อเยื่อหรืออวัยวะในพื้นที่ขนาดใหญ่แล้ว
เทคนิคนี้ยังมีประโยชน์สำหรับการสร้าง โครงสร้าง ในหลอดทดลอง ที่สามารถใช้ในการวิจัยโรคมะเร็ง การทดสอบยา และการสร้างแบบจำลองโรคโครงสร้างทางวิศวกรรมเนื้อเยื่อมีประโยชน์ในการใช้งานจำนวนมาก ซึ่งรวมถึง แบบจำลอง ในหลอดทดลอง สำหรับการบาดเจ็บ โรค การตรวจคัดกรองยา หรือเพื่อซ่อมแซม สร้างใหม่ หรือแทนที่เนื้อเยื่อหรืออวัยวะที่ทำหน้าที่ผิดปกติ ภาคสนามมีความคืบหน้าอย่างมาก แต่การสร้างเนื้อเยื่อบางที่มีการเผาผลาญต่ำ เช่น ผิวหนังหรือกระดูกอ่อน ทำได้ง่ายกว่าการสร้างเนื้อเยื่อ 3 มิติแบบหนา ปัญหาคือเซลล์ไม่สามารถแพร่กระจายในอวกาศได้มากกว่า 100 ถึง 200 µm ซึ่งหมายความว่าเซลล์ที่อยู่ลึกลงไปในแกนกลางของโครงสร้างทางวิศวกรรมขนาดใหญ่เข้าถึงสารอาหารและออกซิเจนไม่เพียงพอและไม่สามารถอยู่รอดได้
ในสิ่งมีชีวิต การแลกเปลี่ยนสารอาหารและออกซิเจนระหว่างเลือดและเนื้อเยื่อเกิดขึ้นในหลอดเลือดและเส้นเลือดฝอย ซึ่งเรียกรวมกันว่าหลอดเลือด “ดังนั้นเราจึงต้องหาวิธีสร้างโครงสร้างดังกล่าวในเนื้อเยื่อ 3 มิติที่ออกแบบ – และตรวจสอบให้แน่ใจว่าขยายไปทั่วทั้งโครงสร้าง” Heidi Declercqจาก Ghent University ซึ่งเป็นผู้นำการศึกษานี้อธิบาย “จำเป็นต้องมีต้นไม้ที่มีหลอดเลือดที่สมบูรณ์ซึ่งมีขนาดตั้งแต่มิลลิเมตรจนถึงไมครอน เนื่องจากการแลกเปลี่ยนสารอาหารและออกซิเจนส่วนใหญ่เกิดขึ้นในหลอดเลือดขนาดเล็ก”
แม้ว่าเรือขนาดใหญ่สามารถประดิษฐ์ขึ้นได้โดยการรวมช่องพิมพ์ที่ประกอบด้วยหมึกชีวภาพ – วัสดุชีวภาพที่เต็มไปด้วยเซลล์ที่สามารถพิมพ์เพื่อสร้างเนื้อเยื่อได้ – เครือข่ายหลอดเลือดขนาดเล็กจะทำได้ยากขึ้นด้วยวิธีนี้เนื่องจากเทคนิคการพิมพ์ทางชีวภาพมีความละเอียด จำกัด
หน่วยการสร้างเซลลูล่าร์
Declercq และเพื่อนร่วมงานหันไปใช้การประกอบตัวเองด้วยเซลล์ซึ่งเป็นแนวทางจากล่างขึ้นบนสำหรับการสร้างโครงสร้างเนื้อเยื่อขนาดใหญ่ Declercq อธิบายว่า “เราใช้สไปรอยด์หรือไมโครทิชชู่ที่มีสถาปัตยกรรมไมโครเฉพาะเป็นส่วนประกอบสำคัญ “ทรงกลมขนาดเล็กและมีรูปร่างสม่ำเสมอถูกสร้างขึ้นโดยธรรมชาติโดยการเพาะเซลล์บนไมโครเวลล์ ซึ่งสร้างขึ้นโดยใช้แม่พิมพ์โพลีเมอร์ที่มีรูพรุน 2865 รูที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 200 ไมครอน”
เมื่อสารแขวนลอยของเซลล์ถูกเพาะลงบนไมโครเวลล์ แรงโน้มถ่วงจะทำให้เซลล์ตกลงไปที่ด้านล่างของรูขุมขน ที่นี่พวกเขาถูกบังคับให้มีปฏิสัมพันธ์กับเซลล์อื่นซึ่งทำให้เซลล์รวมตัวกันเป็นทรงกลม
“คุณสมบัติของทรงกลมที่ผลิตในลักษณะนี้ขึ้นอยู่กับเซลล์ที่มีอยู่และชนิดของเซลล์ที่ใช้เพื่อ ‘สนับสนุน’ พวกมัน” Declercq กล่าวต่อ “เซลล์บุผนังหลอดเลือด เช่นเดียวกับที่ศึกษาในงานวิจัยนี้สามารถเพาะเลี้ยงร่วมกับไฟโบรบลาสต์ที่สนับสนุนหรือเซลล์ต้นกำเนิดจากเยื่อหุ้มเซลล์เพื่อส่งเสริมการสร้างเส้นเลือดใหม่ [การก่อตัวของหลอดเลือด]”
ทรงกลมเหล่านี้สามารถประกอบได้โดยตรงด้วยการพิมพ์ชีวภาพ 3 มิติ เพื่อสร้างโครงสร้างเนื้อเยื่อระดับมหภาค “กลยุทธ์นี้ขึ้นอยู่กับการคัดแยกเซลล์และการรวมตัวของไมโครทิชชู่” Declercq กล่าว “เซลล์ที่จัดเป็นทรงกลมสามารถหลอมรวมเป็นแมโครทิชชู่ในกระบวนการที่สามารถอธิบายได้ด้วย ‘สมมติฐานการยึดเกาะที่แตกต่างกัน’ สิ่งนี้บอกว่าเนื้อเยื่อหลายเซลล์ทำตัวเหมือนของเหลว ต้องขอบคุณแรงตึงผิวของพวกมัน และจะจัดเรียงใหม่และรวมเข้าด้วยกันเพื่อเพิ่มพันธะกาวให้สูงสุดและลดพลังงานอิสระของพวกมัน”
Spheroids เปิดใช้งานการพิมพ์ทางชีวภาพ
โดยการเพาะเซลล์ 750,000 เซลล์ลงบนไมโครเวลล์เดียว นักวิจัยได้ผลิต 2865 spheroids ที่มีประมาณ 262 เซลล์/spheroid ทรงกลมเหล่านี้วัดได้กว้างประมาณ 125 µm ซึ่งเป็นขนาดที่เข้ากันได้กับเทคนิคการพิมพ์ชีวภาพที่ใช้เข็มที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางในช่วง 200 µm
“ในการศึกษาของเรา เราได้ร่วมกันเพาะเลี้ยงเซลล์บุผนังหลอดเลือดจากสายสะดือของมนุษย์ (HUVEC) ด้วยไฟโบรบลาสต์หนังหุ้มปลายลึงค์ของมนุษย์ (HFF) และเซลล์ต้นกำเนิดจากเนื้อเยื่อจากเนื้อเยื่อไขมัน (ADSCs) ในอัตราส่วนที่ต่างกัน” Declercq กล่าว “เราทดสอบองค์ประกอบต่างๆ และพบว่าอัตราส่วน 1:9 ของ HUVEC/เซลล์สนับสนุนทำให้เกิดทรงกลมที่เสถียรที่สุด”
นักวิจัยพบว่าโครงข่ายคล้ายเส้นเลือดฝอยก่อตัวเป็นทรงกลมที่รวม ADSCs ด้วยทรงกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่า (>170 µm) ทำให้เกิดโครงสร้างคล้ายเส้นเลือดฝอยแตกแขนงมากขึ้น พวกเขายังแสดงให้เห็นว่าทรงกลมแต่ละอันในสารแขวนลอยหลอมรวมเข้าด้วยกันภายในเวลาเพียง 24 ชั่วโมง และภายใน 4 วัน เครือข่ายที่มีลักษณะเหมือนเส้นเลือดฝอยแตกแขนงจะขยายไปทั่วโครงสร้างทั้งหมด แม้จะฝังอยู่ในไฮโดรเจล ซึ่งจำเป็นสำหรับการสร้างหมึกชีวภาพ สเฟียรอยด์ก็เริ่มหลอมรวมเข้าด้วยกันภายใน 18 ชั่วโมง
นักวิจัยรายงานงานของพวกเขาในวารสาร IOP Biofabrication ว่าตอนนี้พวกเขาจะทำการทดลองในหลอด ทดลองเพื่อช่วยพวกเขาเลือก bioinks ที่ดีที่สุดสำหรับการสร้างโครงสร้างของหลอดเลือด “เราจะตั้งค่า การทดลอง ในร่างกาย เพื่อดูว่าโครงสร้างเชื่อมต่อกับเนื้อเยื่อของโฮสต์จริงอย่างไร” Declercq กล่าวเสริม
นักวิจัยวางแผนที่จะเพิ่มรูปภาพใน DeepLesion ต่อไปเพื่อปรับปรุงความแม่นยำของเครื่องตรวจจับ และพวกเขาหวังว่าจะรวมการสแกนด้วย MRI ไว้ในฐานข้อมูลรวมทั้งรวมข้อมูลจากโรงพยาบาลหลายแห่งในอนาคต นอกเหนือจากการตรวจจับรอยโรคแล้ว ฐานข้อมูลอาจช่วยฝึกอัลกอริทึมเพื่อจำแนกรอยโรคและคาดการณ์การเติบโตของรอยโรคตามรูปแบบที่มีอยู่ ทีมงานเชื่อ
Credit : เกมส์ออนไลน์แนะนำ >>>ป๊อกเด้งออนไลน์ ขั้นต่ำ 5 บาท
