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NCSU研究人员开发了超声技术来改善生物打印组织

北卡罗来纳州立大学(NCSU)的研究人员已经开发出一种技术,通过在生物制造过程中使用超声波来对准活细胞来改善工程组织的特征。

该技术记录在论文“超声辅助生物制造和优先排列的三维细胞构建的生物打印”中,发表在当前的期刊“生物制造”

“我们已经达到了我们能够创造的地步通过印刷活细胞等医疗产品,如膝盖植入物,“Rohan Shirwaiker说道,”该工作论文的通讯作者兼北卡罗来纳州立大学Edward P. Fi的副教授tts工业与工业部系统工程。 “但是,一个挑战是组织正在印刷的细胞,以便工程组织更接近地模仿天然组织。

”我们现在开发了一种技术,称为超声波辅助生物制造(UAB),允许我们在生物打印过程中将细胞排列在三维矩阵中。这允许我们创建膝关节半月板,例如,更类似于患者的原始半月板。到目前为止,我们已经能够将细胞与一系列工程肌肉骨骼组织进行比对。“

为了对准细胞,研究人员建立了一个超声波腔室,允许超声波穿过生物打印机打印的区域。活细胞。这些超声波在o中传播然后将反射回到它们的源头,产生“驻波超声波”。声波有效地将细胞放入行中,与超声波和反射波相互交叉的区域对齐。

“我们可以通过控制超声波的参数来控制细胞的排列特性,例如频率和振幅,”Shirwaiker说。

为了证明UAB技术的可行性,研究人员创造了膝关节半月板,细胞在半月弧中排列 - 正如它们在自然半月板中一样。

“我们能够控制细胞在整个组织中逐层打印时的排列,”Shirwaiker说。 “我们还展示了以这样的方式对齐细胞的能力对于其他整形外科软组织,如韧带和肌腱,这一点尤其重要。“

研究人员还发现超声参数的某些组合导致细胞死亡。

”这很重要,因为它给出了我们清楚地了解我们可以做些什么来改善组织性能以及我们需要避免什么以保护活细胞,“Shirwaiker说。

为此,研究人员创建了允许用户使用的计算模型在开始生物制造过程之前预测任何给定参数组的性能。

UAB技术的另一个好处是它相对便宜。

“有一次性成本建立超声设备 - 可以使用现成的技术“Shirw安克尔说。 “在那之后,超声波元件的运行成本可以忽略不计。 UAB技术可以与大多数现有的生物打印技术结合使用。

“我们正在申请UAB技术专利,现在正在寻找行业合作伙伴来帮助我们探索商业化,”Shirwaiker说。 123]

该论文的第一作者是Parth Chansoria,博士。北卡罗来纳州立大学学生和教务长博士研究员。该论文由Lokesh Karthik Narayanan和Karl Schuchard共同撰写,他们是博士。北卡罗来纳州立大学的学生。

这项工作是在国家科学基金会早期职业发展计划的支持下完成的。

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