Hur denna metod växer fram en ny käkben från ett revben

Hur denna metod växer fram en ny käkben från ett revben
Gerry Koons, en doktorand / doktorand vid Rice and Baylor College of Medicine, förbereder en 3D-tryckt bioreaktor för tester. (Kredit: Jeff Fitlow / Rice)

En ny teknik växer levande ben för att reparera kraniofaciala skador genom att fästa en 3D-tryckt bioreaktor - i princip en form - på ett revben.

Stamceller och blodkärl från revben infiltrerar byggnadsställningsmaterial i formen och ersätt det med naturligt ben anpassat för patienten.

Bioingenjör Antonios Mikos, en pionjär inom vävnadsteknik, och hans kollegor kombinerade tekniker som de har utvecklat under ett decennium-långt program. Målet är att främja kraniofacial rekonstruktion genom att dra fördel av kroppens naturliga helande krafter.

Hur denna metod växer fram en ny käkben från ett revben
Forskare utvecklade en teknik för att odla skräddarsydda benimplantat för att reparera käkbenskador från patientens eget revben. (Kredit: Mikos Research Group)

Tekniken håller på att utvecklas för att ersätta nuvarande rekonstruktionstekniker som använder benvävnadsvävnader från olika områden hos en patient, såsom lägre ben, höft och axel.

Benersättare

"En viktig nyhet i detta arbete är att utnyttja en 3D-tryckt bioreaktor för att bilda ben som odlas i en annan del av kroppen medan vi främjar defekten för att acceptera den nyframställda vävnaden," säger Mikos, professor i bioingenjör och kemisk och biomolekylär teknik på Rice Universitetet och medlem av National Academy of Engineering och National Academy of Medicine.

"Tidigare studier etablerade en teknik för att skapa bentransplantat med eller utan egen blodtillförsel från riktigt ben implanterat i bröstkaviteten," säger medförfattare Mark Wong, professor, ordförande och programchef för avdelningen för oral och maxillofacial kirurgi med skolan för tandvård vid University of Texas Health Science Center i Houston.


Få det senaste från InnerSelf


”Den här studien visade att vi kunde skapa livskraftiga bentransplantat från konstgjorda benersättningsmaterial. Den väsentliga fördelen med detta tillvägagångssätt är att du inte behöver skörda en patients eget ben för att göra ett bentransplantat, men att andra icke-autogena källor kan användas, säger han.

Stickad och täckt

För att bevisa sitt koncept gjorde forskarna en rektangulär defekt i fårens mandibler. De skapade en mall för 3D-utskrift och tryckte en implanterbar form och en distans, båda tillverkade av PMMA, även känd som bencement. Målet med distansen är att främja läkning och förhindra ärrvävnad från att fylla defektstället.

De tog bort tillräckligt med ben från djurmodellens revben för att exponera periosteum, som fungerade som en källa till stamceller och kärl till utsädesmaterial i mögel. Testgrupper inkluderade krossade ribben eller syntetiska kalciumfosfatmaterial för att göra det biokompatibla ställningen.

Formen, med ribbsidan öppen för att skapa ett tätt gränssnitt, stannade på plats i nio veckor innan den togs bort och överförs till defekten, och ersatte distansen. I djurmodellerna växte det nya benet som stickats till den gamla och mjuka vävnaden runt och täckte platsen.

Varför revben?

"Vi valde att använda revbenen eftersom de är lättillgängliga och en rik källa av stamceller och kärl, som infiltrerar ställningen och växer till ny benvävnad som matchar patienten," säger Mikos. "Det finns inget behov av exogena tillväxtfaktorer eller celler som skulle komplicera godkännandeprocessen och översättningen till kliniska tillämpningar."

Ribben erbjuder en annan fördel. "Vi kan potentiellt odla nytt ben på flera revben samtidigt," säger medförfattare Gerry Koons, en doktorand / doktorand vid Rice och Baylor College of Medicine som för närvarande arbetar i Mikos laboratorium.

Att använda PMMA för formen och distansen var ett enkelt beslut, säger Mikos, eftersom det har reglerats som en medicinsk anordning för biologiska applikationer i årtionden. Under andra världskriget, när kämpeplan använde PMMA vindrutor, märkte läkarna att skärvor inbäddade i skadade piloter inte orsakade inflammation och ansåg det därför vara godartat. Studiens första mål är att förbättra behandlingen av slagfältskador, men den stora bilden inkluderar också civila operationer.

Resultaten visas i Proceedings of the National Academy of Sciences.

Om författarna

Ytterligare koutorer kommer från Rice; University of Texas Health Science Center i Houston; Baylor College of Medicine; Synthasome, Inc., San Diego; och Radboud University Medical Center, Nederländerna.

Armed Forces Institute of Regenerative Medicine finansierade forskningen. Ytterligare stöd för forskningen kom från National Institutes of Health, Osteo Science Foundation, Barrow Scholars-programmet och Robert och Janice McNair Foundation.

källa: Rice University

books_science

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

följ InnerSelf på

facebook-icontwitter-iconrss-icon

Få det senaste via e-post

{Emailcloak = off}