राइस एंड बायलर कॉलेज ऑफ मेडिसिन में एमडी / पीएचडी के छात्र गेरी कोन्स ने परीक्षणों के लिए एक 3D- मुद्रित बायोरिएक्टर तैयार किया। (क्रेडिट: जेफ फिट्लो / चावल)
एक नई तकनीक एक 3D- मुद्रित बायोरिएक्टर - मूल रूप से, एक रिब को - एक रिब को संलग्न करके क्रानियोफेशियल चोटों की मरम्मत के लिए जीवित हड्डी बढ़ती है।
रिब से स्टेम सेल और रक्त वाहिकाओं को मोल्ड में मचान सामग्री में घुसपैठ कर देता है और इसे रोगी को प्राकृतिक हड्डी के कस्टम-फिट के साथ बदल देता है।
बायोइन्जीनियर एंटोनियोस मिकोस, टिशू इंजीनियरिंग के क्षेत्र में एक अग्रणी और उनके सहयोगियों ने संयुक्त प्रौद्योगिकियों को जोड़ा है जो उन्होंने एक दशक लंबे कार्यक्रम के दौरान विकसित की हैं। लक्ष्य शरीर की प्राकृतिक चिकित्सा शक्तियों का लाभ उठाकर क्रानियोफेशियल पुनर्निर्माण को आगे बढ़ाना है।
शोधकर्ताओं ने एक मरीज की अपनी पसली से जबड़े की चोटों को ठीक करने के लिए कस्टम-फिट हड्डी प्रत्यारोपण विकसित करने की तकनीक विकसित की। (साभार: मिकोस रिसर्च ग्रुप)
वर्तमान पुनर्निर्माण तकनीकों को बदलने के लिए तकनीक विकसित की जा रही है, जो निचले पैर, कूल्हे और कंधे जैसे किसी रोगी के विभिन्न क्षेत्रों से हड्डी ग्राफ्ट ऊतकों का उपयोग करती है।
हड्डी का स्थानापन्न
"इस काम का एक प्रमुख नवाचार एक 3D मुद्रित बायोरिएक्टर का लाभ उठाने के लिए शरीर के दूसरे हिस्से में उगाया गया हड्डी है, जबकि हम नव उत्पन्न ऊतक को स्वीकार करने के लिए दोष को प्रधान करते हैं," राइस में बायोइंजीनियरिंग और केमिकल और बायोमोलेक्यूलर इंजीनियरिंग के प्रोफेसर मिकोस कहते हैं। विश्वविद्यालय और नेशनल एकेडमी ऑफ इंजीनियरिंग और नेशनल एकेडमी ऑफ मेडिसिन के सदस्य हैं।
"पहले के अध्ययनों ने सीने की गुहा में प्रत्यारोपित वास्तविक हड्डी से अपने स्वयं के रक्त की आपूर्ति के साथ या बिना हड्डी के ग्राफ्ट बनाने के लिए एक तकनीक की स्थापना की," स्कूल के साथ मौखिक और मैक्सिलोफेशियल सर्जरी विभाग के एक प्रोफेसर, कुर्सी, और कार्यक्रम के निदेशक कॉउथोर मार्क वोंग कहते हैं। ह्यूस्टन में टेक्सास स्वास्थ्य विज्ञान केंद्र विश्वविद्यालय में दंत चिकित्सा की।
“इस अध्ययन ने प्रदर्शित किया कि हम कृत्रिम हड्डी विकल्प सामग्री से व्यवहार्य हड्डी ग्राफ्ट बना सकते हैं। इस दृष्टिकोण का महत्वपूर्ण लाभ यह है कि आपको बोन ग्राफ्ट बनाने के लिए किसी मरीज की हड्डी काटने की जरूरत नहीं है, लेकिन अन्य गैर-ऑटोजेनस स्रोतों का उपयोग किया जा सकता है।
बुना हुआ और ढंका हुआ
अपनी अवधारणा को साबित करने के लिए, शोधकर्ताओं ने भेड़ के मंडलों में एक आयताकार दोष बनाया। उन्होंने 3D प्रिंटिंग के लिए एक टेम्पलेट बनाया और एक इम्प्लांटेबल मोल्ड और एक स्पेसर प्रिंट किया, जो दोनों PMMA से बना है, जिसे हड्डी सीमेंट भी कहा जाता है। स्पेसर का लक्ष्य हीलिंग को बढ़ावा देना और स्कार टिशू को दोष स्थल को भरने से रोकना है।
उन्होंने पेरिओस्टेम का पर्दाफाश करने के लिए पशु मॉडल की पसली से पर्याप्त हड्डी निकाली, जो स्टेम सेल और वास्कुलचर के स्रोत के रूप में मोल्ड के अंदर बीज मचान सामग्री के रूप में कार्य करता है। टेस्ट ग्रुप्स में बायोकंपैटिबल मचान बनाने के लिए कुचल रिब हड्डी या सिंथेटिक कैल्शियम फॉस्फेट सामग्री शामिल थी।
मोल्ड, रिब पक्ष के साथ एक तंग इंटरफेस बनाने के लिए खुला है, हटाने और स्पेसर की जगह पर दोष को स्थानांतरित करने से पहले नौ सप्ताह के लिए जगह में रहा। पशु मॉडल में, पुराने और नरम ऊतक के लिए बुना हुआ नई हड्डी चारों ओर बढ़ी और साइट को कवर किया।
पसलियों क्यों?
"हम पसलियों का उपयोग करना चुनते हैं क्योंकि वे आसानी से पहुंच जाते हैं और स्टेम कोशिकाओं और जहाजों का एक समृद्ध स्रोत है, जो मचान में घुसपैठ करता है और रोगी से मेल खाने वाले नए हड्डी के ऊतकों में बढ़ता है," मिकोस कहते हैं। "बहिर्जात विकास कारकों या कोशिकाओं के लिए कोई आवश्यकता नहीं है जो नैदानिक अनुप्रयोगों के लिए नियामक अनुमोदन प्रक्रिया और अनुवाद को जटिल करेंगे।"
पसलियों एक और लाभ प्रदान करते हैं। "हम संभावित रूप से एक ही समय में कई पसलियों पर नई हड्डी विकसित कर सकते हैं," राइस एंड बायलर कॉलेज ऑफ मेडिसिन में एमडी / पीएचडी के छात्र कोथोर गेरी कॉन्स वर्तमान में मिकोस की लैब में काम कर रहे हैं।
मोल्ड और स्पेसर के लिए पीएमएमए का उपयोग करना एक सरल निर्णय था, मिकोस कहते हैं, क्योंकि इसे दशकों से जैविक अनुप्रयोगों के लिए एक चिकित्सा उपकरण के रूप में विनियमित किया गया है। द्वितीय विश्व युद्ध में, जब लड़ाकू विमानों ने पीएमएमए विंडशील्ड्स का इस्तेमाल किया, तो डॉक्टरों ने देखा कि घायल पायलटों में लगा हुआ शार्क सूजन का कारण नहीं था और इस तरह इसे सौम्य माना जाता है। जहां अध्ययन का प्रारंभिक लक्ष्य युद्ध के मैदान की चोटों के उपचार में सुधार करना है, वहीं बड़ी तस्वीर में नागरिक सर्जरी भी शामिल है।
परिणामों में दिखाई देते हैं नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज की कार्यवाही.
लेखक के बारे में
अतिरिक्त coauthors चावल से हैं; ह्यूस्टन में टेक्सास स्वास्थ्य विज्ञान केंद्र विश्वविद्यालय; बायलर कॉलेज ऑफ मेडिसिन; सिंथेसोम, इंक, सैन डिएगो; और रेडबाउड यूनिवर्सिटी मेडिकल सेंटर, नीदरलैंड।
आर्म्ड फोर्सेस इंस्टीट्यूट ऑफ रीजेनरेटिव मेडिसिन ने शोध को वित्त पोषित किया। अनुसंधान के लिए अतिरिक्त समर्थन नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ हेल्थ, ओस्टियो साइंस फाउंडेशन, बैरो स्कॉलर्स प्रोग्राम और रॉबर्ट एंड जेनिस मैकनेयर फाउंडेशन से आया है।
स्रोत: राइस विश्वविद्यालय
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