Тканинна інженерія: відмінності між версіями

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку
Інтерактивний перегляд історії
[неперевірена версія][неперевірена версія]
← Попереднє редагуванняНаступне редагування →
Вилучено вміст Додано вміст
ВізуальнийВікірозмітка
мНемає опису редагування
Рядок 51: Рядок 51:


Україно-американський [[стартап]] A.D.A.M. розробив методику друку [[Кістка|кісток]] на біо-[[3D-принтер|3D-принтері]]<ref>{{Cite news|title=3D-bioprinted human tissue and the path toward clinical translation|url=https://www.science.org/doi/10.1126/scitranslmed.abo7047|work=Science Translational Medicine|date=2022-10-12|accessdate=2022-11-11|issn=1946-6234|doi=10.1126/scitranslmed.abo7047|pages=eabo7047|volume=14|issue=666|language=en|first=Jacqueline M.|last=Bliley|first2=Daniel J.|last2=Shiwarski|first3=Adam W.|last3=Feinberg}}</ref><ref>{{Cite web|title=A.D.A.M.|url=https://adambioprinting.com/|website=adambioprinting.com|accessdate=2022-11-11}}</ref>.
Україно-американський [[стартап]] A.D.A.M. розробив методику друку [[Кістка|кісток]] на біо-[[3D-принтер|3D-принтері]]<ref>{{Cite news|title=3D-bioprinted human tissue and the path toward clinical translation|url=https://www.science.org/doi/10.1126/scitranslmed.abo7047|work=Science Translational Medicine|date=2022-10-12|accessdate=2022-11-11|issn=1946-6234|doi=10.1126/scitranslmed.abo7047|pages=eabo7047|volume=14|issue=666|language=en|first=Jacqueline M.|last=Bliley|first2=Daniel J.|last2=Shiwarski|first3=Adam W.|last3=Feinberg}}</ref><ref>{{Cite web|title=A.D.A.M.|url=https://adambioprinting.com/|website=adambioprinting.com|accessdate=2022-11-11}}</ref>.

У 2023 році в журналі ''Biofabrication'' була опублікована стаття, в якій описується, що дослідники розробили недорогий модульний ручний біопринтер, здатний наносити різноманітні біочорнила з точним контролем їхніх фізичних і хімічних властивостей, пропонуючи універсальне рішення для відновлення тканин. Біопринтер може створювати багатокомпонентні волокна з різними формами та композиціями, доставляти ліки контрольованим чином, виробляти біосенсори та переносну електроніку, а також генерувати клітинні волокна з високою життєздатністю клітин, навіть демонструючи потенціал у моделюванні інвазії ракових клітин у сусідні тканини.<ref>{{Cite news|title=A handheld bioprinter for multi-material printing of complex constructs|url=https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1758-5090/acc42c|work=Biofabrication|date=2023-07-01|accessdate=2023-06-13|issn=1758-5082|doi=10.1088/1758-5090/acc42c|pages=035012|volume=15|issue=3|first=Erik|last=Pagan|first2=Evan|last2=Stefanek|first3=Amir|last3=Seyfoori|first4=Mahmood|last4=Razzaghi|first5=Behnad|last5=Chehri|first6=Ali|last6=Mousavi|first7=Pietro|last7=Arnaldi|first8=Zineb|last8=Ajji|first9=Daniela Ravizzoni|last9=Dartora}}</ref>


=== Ринок ===
=== Ринок ===

Версія за 14:49, 13 червня 2023

Тканинна інженерія
Тканинна інженерія

Ткани́нна інженерія (англ. tissue engineering) - це біомедична інженерна дисципліна, яка використовує комбінацію клітин, інженерії, матеріалознавства і відповідних біохімічних і фізико-хімічних факторів для відновлення, підтримки, покращення або заміни різних типів біологічних тканин[1][2][3][4].

Тканинна інженерія часто передбачає використання клітин, розміщених на тканинних каркасах, для формування нової життєздатної тканини з медичною метою, але не обмежується застосуванням із застосуванням клітин і тканинних каркасів. Звичайні імплантати з інертних матеріалів можуть усунути тільки фізичні і механічні недоліки пошкоджених тканин. Метою тканинної інженерії є відновлення біологічних (метаболічних) функцій, тобто регенерацію тканини, а не просте заміщення її синтетичним матеріалом.

Що таке тканинна інженерія (english)

Опис технології

Термінологія

Тканинна інженерія є «міждисциплінарною галуззю, яка застосовує принципи інженерії та наук про життя для розробки біологічних замінників, які відновлюють, підтримують або покращують [біологічні тканини] функції або цілого органу».[1]

Тканинну інженерію також визначають як «розуміння принципів росту тканини та застосування цього для виробництва функціональної замінної тканини для клінічного використання». У подальшому описі йдеться про те, що «основне припущення тканинної інженерії полягає в тому, що використання природної біології системи дозволить досягти більшого успіху в розробці терапевтичних стратегій, спрямованих на заміну, відновлення, підтримку або посилення функції тканин».[5]

Створений серцевий клапан
Створений серцевий клапан

Перспективи

Наукові досягнення в біоматеріалах, стовбурових клітинах, факторах росту та диференціації, та біоміметичних середовищах створили унікальні можливості для виготовлення або вдосконалення існуючих тканин у лабораторії з комбінацій сконструйованих позаклітинних матриць («каркасів»), клітин і біологічно активних молекул.

Проблеми

Серед основних проблем, з якими зараз стикається тканинна інженерія, є потреба в більш складній функціональності, біомеханічній стабільності та васкуляризації вирощених у лабораторії тканин, призначених для трансплантації.

Практичне застосування

Підхід до інженерії хрящової тканини "з носа — в коліно"
Підхід до інженерії хрящової тканини "з носа — в коліно"

Тканинна інженерія базується на 4 компонентах:

  1. Клітини.
  2. Каркас для клітин.
  3. Біомолекули (фактори росту та диференціації клітин).
  4. Фізичний та механічний вплив для утворення потрібної структури.

Створення імплантату тканинної наноінженерії (графта) включає кілька етапів:

  • відбір і культивування власного або донорського клітинного матеріалу;
  • розробка спеціального носія для клітин (матриці) на основі біосумісних матеріалів;
  • нанесення культури клітин на матрицю і розмноження клітин у біореакторі зі спеціальними умовами культивування ;
  • безпосереднє впровадження графта в область ураженого органу або попереднє розміщення в області, що добре забезпечується кров'ю, для дозрівання і формування мікроциркуляції всередині графта (напівфабрикату).

Кісткова тканина

Такі наночастинки, як графен, вуглецеві нанотрубки, дисульфід молібдену та дисульфід вольфраму, використовуються як зміцнюючі агенти для виготовлення механічно міцних полімерних нанокомпозитів, що піддаються біологічному розкладанню, для інженерії кісткової тканини. Додавання цих наночастинок у полімерну матрицю в низьких концентраціях (0,2 вагових%) призводить до значного покращення механічних властивостей полімерних нанокомпозитів при стиску та згині. Потенційно ці нанокомпозити можуть бути використані як новий, механічно міцний, легкий композит як кісткові імплантати.

Нервова тканина

Анімаційна 3D-реконструкція трансплантата клітин lt-NES гіпокампа (mRFP1, червоний), що показує вхідні нейрони EGFP+ господаря (зелений) у медіальному септальному комплексі, енторинальній корі, секторі CA1, а також у східному шарі гіпокампа[6]

Основна стаття — Інженерія нервової тканини.

Ця галузь тканинної інженерії зосереджена на розробці функціональних замінників нервової тканини для заміни або відновлення пошкодженої або хворої тканини центральної нервової системи (ЦНС) або периферичної нервової системи (ПНС). Метою інженерії нервової тканини є відновлення втраченої функції нервової системи за допомогою матеріалів, клітин і факторів росту.[7]

Ця область дослідження включає в себе принципи матеріалознавства, біології та інженерії для проектування та розробки пристроїв, каркасів і 3D-культур, які сприяють росту, виживанню та функціональній інтеграції нейронів і гліальних клітин.

Деякі із застосувань нейротканинної інженерії включають лікування травм спинного мозку, черепно-мозкових травм, інсульту, хвороби Паркінсона та інших станів, які призводять до пошкодження нервової системи.

Офтальмологія

Підходи тканинної інженерії в офтальмології розробляються для лікування захворювань очей, таких як рогівкова сліпота та дегенерація сітківки. Наприклад, дослідники розробляють штучну рогівку та сітківку, які можна імплантувати в око для відновлення зору.[8][9][10][11]

Застосування в Україні та світі

Методи тканинної інженерії використовуються при реабілітації бійців АТО[12] (відновлення кісток та шкіри).

Україно-американський стартап A.D.A.M. розробив методику друку кісток на біо-3D-принтері[13][14].

У 2023 році в журналі Biofabrication була опублікована стаття, в якій описується, що дослідники розробили недорогий модульний ручний біопринтер, здатний наносити різноманітні біочорнила з точним контролем їхніх фізичних і хімічних властивостей, пропонуючи універсальне рішення для відновлення тканин. Біопринтер може створювати багатокомпонентні волокна з різними формами та композиціями, доставляти ліки контрольованим чином, виробляти біосенсори та переносну електроніку, а також генерувати клітинні волокна з високою життєздатністю клітин, навіть демонструючи потенціал у моделюванні інвазії ракових клітин у сусідні тканини.[15]

Ринок

У 2021 році обсяг світового ринку тканинної інженерії становив 12,76 мільярда доларів США, а до 2030 року очікується, що він сягне приблизно 31,23 мільярда доларів США, збільшуючись на 10,46% у середньому протягом прогнозованого періоду з 2022 по 2030 рік[16].

Література

Книги

Журнали

Статті

Посилання

Див.також

Примітки

  1. ↑ а б Langer, Robert; Vacanti, Joseph P. (14 травня 1993). Tissue Engineering. Science (англ.). Т. 260, № 5110. с. 920—926. doi:10.1126/science.8493529. ISSN 0036-8075. Процитовано 12 лютого 2023.
  2. ↑ Tissue Engineering and Regenerative Medicine. National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering (англ.). Процитовано 12 лютого 2023.
  3. ↑ Caddeo, Silvia; Boffito, Monica; Sartori, Susanna (2017). Tissue Engineering Approaches in the Design of Healthy and Pathological In Vitro Tissue Models. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. Т. 5. doi:10.3389/fbioe.2017.00040/full. ISSN 2296-4185. Процитовано 12 лютого 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
  4. ↑ Moysidou, Chrysanthi-Maria; Barberio, Chiara; Owens, Róisín Meabh (2021). Advances in Engineering Human Tissue Models. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. Т. 8. doi:10.3389/fbioe.2020.620962/full. ISSN 2296-4185. Процитовано 12 лютого 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
  5. ↑ MacArthur, Ben D.; Oreffo, Richard O. C. (2005-01). Bridging the gap. Nature (англ.). Т. 433, № 7021. с. 19—19. doi:10.1038/433019a. ISSN 1476-4687. Процитовано 12 лютого 2023.
  6. ↑ Doerr, Jonas; Schwarz, Martin Karl; Wiedermann, Dirk; Leinhaas, Anke; Jakobs, Alina; Schloen, Florian; Schwarz, Inna; Diedenhofen, Michael; Braun, Nils Christian (19 січня 2017). Whole-brain 3D mapping of human neural transplant innervation. Nature Communications (англ.). Т. 8, № 1. с. 14162. doi:10.1038/ncomms14162. ISSN 2041-1723. Процитовано 12 лютого 2023.
  7. ↑ Zhang, Xiaoge; Liu, Fuyao; Gu, Zhen (2023-01). Tissue Engineering in Neuroscience: Applications and Perspectives. BME Frontiers (англ.). Т. 4. doi:10.34133/bmef.0007. ISSN 2765-8031. Процитовано 9 червня 2023.
  8. ↑ Guérin, Louis-Philippe; Le-Bel, Gaëtan; Desjardins, Pascale; Couture, Camille; Gillard, Elodie; Boisselier, Élodie; Bazin, Richard; Germain, Lucie; Guérin, Sylvain L. (2021-01). The Human Tissue-Engineered Cornea (hTEC): Recent Progress. International Journal of Molecular Sciences (англ.). Т. 22, № 3. с. 1291. doi:10.3390/ijms22031291. ISSN 1422-0067. PMC 7865732. PMID 33525484. Процитовано 30 березня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання) Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
  9. ↑ Sahle, Fitsum Feleke; Kim, Sangyoon; Niloy, Kumar Kulldeep; Tahia, Faiza; Fili, Cameron V.; Cooper, Emily; Hamilton, David J.; Lowe, Tao L. (1 серпня 2019). Nanotechnology in regenerative ophthalmology. Advanced Drug Delivery Reviews (англ.). Т. 148. с. 290—307. doi:10.1016/j.addr.2019.10.006. ISSN 0169-409X. PMC 7474549. PMID 31707052. Процитовано 30 березня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
  10. ↑ Ferraz, Maria Pia (2022-01). Biomaterials for Ophthalmic Applications. Applied Sciences (англ.). Т. 12, № 12. с. 5886. doi:10.3390/app12125886. ISSN 2076-3417. Процитовано 30 березня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
  11. ↑ Marcos, Luis F; Wilson, Samantha L; Roach, Paul (2021-01). Tissue engineering of the retina: from organoids to microfluidic chips. Journal of Tissue Engineering (англ.). Т. 12. с. 204173142110598. doi:10.1177/20417314211059876. ISSN 2041-7314. PMC 8669127. PMID 34917332. Процитовано 30 березня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
  12. ↑ Біотех-реабілітація поранених - People’s Project.com. People’s Project.com (укр.). Процитовано 21 лютого 2016.
  13. ↑ Bliley, Jacqueline M.; Shiwarski, Daniel J.; Feinberg, Adam W. (12 жовтня 2022). 3D-bioprinted human tissue and the path toward clinical translation. Science Translational Medicine (англ.). Т. 14, № 666. с. eabo7047. doi:10.1126/scitranslmed.abo7047. ISSN 1946-6234. Процитовано 11 листопада 2022.
  14. ↑ A.D.A.M. adambioprinting.com. Процитовано 11 листопада 2022.
  15. ↑ Pagan, Erik; Stefanek, Evan; Seyfoori, Amir; Razzaghi, Mahmood; Chehri, Behnad; Mousavi, Ali; Arnaldi, Pietro; Ajji, Zineb; Dartora, Daniela Ravizzoni (1 липня 2023). A handheld bioprinter for multi-material printing of complex constructs. Biofabrication. Т. 15, № 3. с. 035012. doi:10.1088/1758-5090/acc42c. ISSN 1758-5082. Процитовано 13 червня 2023.
  16. ↑ Tissue Engineering Market Size, Growth, Report 2022 To 2030. www.precedenceresearch.com. Процитовано 11 листопада 2022.
Галузі
Біомедицина
Питання
Термінологія
Рекорди
Пов'язане
Отримано з https://uk.wikipedia.org/w/index.php?title=Тканинна_інженерія&oldid=39705518