Wetenschappers van het Wake Forest Institute for Regenerative Medicine (WFIRM) hebben een methode ontwikkeld om een ​​type kraakbeen te bioprinten dat op een dag kan helpen de kniefunctie te herstellen die is beschadigd door artritis of letsel.

Dit kraakbeen, bekend als fibrokraakbeen, helpt pezen of ligamenten of botten te verbinden en wordt voornamelijk aangetroffen in de meniscus in de knie. De meniscus is de taaie, rubberachtig kraakbeen dat als schokdemper in het kniegewricht werkt. Degeneratie van het meniscusweefsel treft miljoenen patiënten en arthroscopische partiële meniscectomie is een van de meest voorkomende orthopedische operaties. Naast een operatie, er is een gebrek aan beschikbare behandelingsopties.

In deze nieuwste proof-of-concept-strategie, de wetenschappers zijn in staat geweest om een ​​hybride weefselconstruct voor kraakbeenregeneratie in 3D te bioprinten door twee gespecialiseerde bioinks - hydrogels die de cellen bevatten - samen te printen om een ​​nieuwe formulering te creëren die een celvriendelijke micro-omgeving en structurele integriteit biedt. Dit werk wordt gedaan met het Integrated Tissue and Organ Printing System, een 3D-bioprinter die door WFIRM-onderzoekers over een periode van 14 jaar is ontwikkeld. Het systeem deponeert zowel biologisch afbreekbare, plasticachtige materialen om de weefsel "vorm" te vormen en bioinkten die de cellen bevatten om nieuwe weefsels en organen te bouwen.

"In dit onderzoek, we hebben een zeer elastische hybride constructie kunnen produceren voor geavanceerde fibrokraakbeenregeneratie, " zei Sing Jin Lee, doctoraat, universitair hoofddocent bij WFIRM en auteur van het onlangs gepubliceerde artikel van Chemie van materialen logboek. "De resultaten tonen aan dat dit bioprinted construct een veelzijdig en veelbelovend alternatief biedt voor de productie van dit type weefsel."

Voor de studie, Lee en het WFIRM-onderzoeksteam hebben verschillende formuleringen getest en de respons op uitgeoefende krachten of spanningen gemeten, de zwelverhouding en de materiaalsterkte en flexibiliteit. De ene zorgde voor de juiste cellulaire micro-omgeving om de cellen te onderhouden en te helpen groeien, terwijl de andere bioink uitstekend biomechanisch gedrag en structurele integriteit bood. De uiteindelijke formule van de twee gebruikte bioinks werd laag voor laag samen gedrukt om een ​​gaasachtig patroon te creëren. De constructen werden geïmplanteerd in een klein diermodel voor observatie gedurende 10 weken en geëvalueerd op intermitterende tijdsperioden, juiste functie laten zien.

"Er zal een grotere preklinische studie nodig zijn om de reactie van het lichaam en het functionele herstel van het gewricht verder te onderzoeken met behulp van deze regeneratieve geneeskundebehandeling, " zei James Yoo, MD, doctoraat, hoogleraar bij WFIRM.

"We hebben zo'n behoefte aan effectieve behandelingen en therapieën om patiënten te helpen omgaan met degeneratieve gewrichtsproblemen, vooral de knie, " zei Anthony Atala, MD, directeur van WFIRM. "Deze proof-of-concept-studie helpt ons werk in de goede richting te wijzen om op een dag dit cruciale weefsel te kunnen ontwikkelen dat zo belangrijk is voor patiënten."