Übersicht des Tissue Engineering

Bioengineering

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Summary

Tissue Engineering ist ein aufstrebendes Gebiet, deren Ziel es ist, künstliche Gewebe aus Biomaterialien, bestimmte Zellen und Wachstumsfaktoren zu erstellen. Diese technische Gewebe-Konstrukte haben weit reichende Vorteile mit Möglichkeiten für Orgel Ersatz und Reparatur von Gewebe.

Dieses Video stellt den Bereich des Tissue Engineering und Komponenten der technischen Gewebe untersucht. Dieses Video beschreibt auch einige prominente Methoden verwendet, um das Gewebe-Gerüst erstellen, Einführung einer Zellpopulation und fördern Wachstum und Proliferation. Schließlich sind einige wichtige Herausforderungen und wichtige Anwendungen der Technologie unter Beweis gestellt.

Cite this Video

JoVE Science Education Database. Bioengineering. Übersicht des Tissue Engineering. JoVE, Cambridge, MA, (2018).

Tissue Engineering ist ein Feld der regenerativen Medizin, der biologisch aktiven Molekülen, Zellen und Biomaterialien zu erstellen, zu reparieren oder zu ersetzen Gewebe verwendet. Natürliche Gewebe besteht aus eine strukturelle Komponente, die extrazelluläre Matrix oder ECM und die gewebespezifische Zellen, die sie bewohnen. Technische Gewebe soll natürliche Gewebe so weit wie möglich, unter Verwendung natürlicher entspricht oder Strukturkomponenten und gewebespezifische Zellen entwickelt. Dieses Video wird einzuführen, das Gebiet des Tissue Engineering, zeigen einige allgemeine Techniken und Herausforderungen im Bereich, und einige Anwendungen dieser Technologie einzuführen.

Zunächst werfen wir einen Blick auf die typischen Komponenten der technischen Gewebe. Das Gewebe wird gebildet, indem Sie zuerst erstellen ein Gerüst mit Biomaterial. Das Gewebe Gerüst soll schaffen Struktur und imitieren die natürliche ECM. Die Gewebe-Gerüst kann viele unterschiedliche Morphologien, z. B. eine Fasermatte oder ein Hydrogel, abhängig von der gewünschten Art des Gewebes nehmen. In jedem Fall muss das Biomaterial verwendet Zelladhäsion und wünschenswert Zelle Interaktion fördern. Alternativ kann ein decellularized Gerüst aus einem Spenderorgan auch zur Struktur des neuen Gewebes. Die nächste Komponente ist der Zellen. Alle Gewebe nutzen lebende Zellen, die den Gewebetyp definieren. Z. B. Fibroblasten werden verwendet, um Haut und Chondrozyten werden verwendet, um den Knorpel zu machen. Die Zellen in veränderter Gewebe können aus verschiedenen Quellen stammen. Primärzellen sind native Gewebe entnommen, wonach die nativen Gewebe gehackt und verdaut mit einem Enzym in den Zellen zu lösen. Alternativ können Sekundärzellen, die eine Zellbank verfügbar sind, verwendet werden. Aber diese Zellen sind nicht patientenspezifischen und Ablehnung führen können. Schließlich Stammzellen kann auch verwendet werden, die sind undifferenzierte Zellen, die zu verschiedenen Formen von spezialisierten Zellen führen können, oder sich selbst zu replizieren. Um das Gewebe zu erstellen, werden die ausgewählten Zellen auf dem Gewebe Gerüst zusammen mit notwendigen Wachstumsfaktoren Gewebsneubildung fördern ausgesät. Die gesäten Gerüste dürfen dann in einer statischen Kultur wachsen. Alternativ können spezialisierte Gewebekultur Reaktoren zu säen und wachsen das technische Gewebe verwendet werden.

Nun, da die Komponenten der technischen Gewebe eingeführt wurden, werfen wir einen Blick auf einige gängige Methoden auf dem Gebiet. Herstellung des Gerüstes Gewebe kann der kritischste Faktor bei der Bestimmung der mechanischen Eigenschaften des Gewebes. Eine beliebte Gerüst Morphologie ist das Electrospun Gerüst, das Matte Mikromaßstab Fasern ist. Elektrospinnen erfolgt durch Anlegen einer Spannung zwischen einer Sammlung Platte und eine Spritze mit der Biomaterial-Tipp. Dies schafft Mikrofasern, die erlaubt sind, zu sammeln, bis die Matte die notwendigen Voraussetzungen für das Gerüst erreicht. Es muss Mikroporen, um Zellen und Nährstoffe zu ermöglichen, in migrieren miteinander verbunden sind; ausreichende Fläche Zelladhäsion zu fördern; und mechanischen Eigenschaften, die nativen Gewebe entsprechen. Als nächstes ist eine wichtige Technik verwendet, um Gewebe zu wachsen einer Gewebekultur-Reaktor. Gewebe-Gerüste sind oft mit Zellen durch Tröpfchen oder Untertauchen Techniken entkernt und in stagnierenden Kultur wachsen durfte. Aber natürlichen Gewebe, wie Blutgefäße, wachsen unter mechanischen Stimulation. Gewebekultur Reaktoren sollen imitieren physiologische Bedingungen, wie z. B. die pulsierende Strömung in Arterien, um Einfluss auf das Verhalten und Wachstum von Endothelzellen und Muskel-Zellen in der Arterie.

Es gibt jedoch viele Herausforderungen in diesem Bereich. Die wichtigste Einschränkung der in-vitro-engineered Gewebe ist das Fehlen von Blutgefäß Systemen. Natürliche Gewebe besitzen Vaskularisierung, liefert Nährstoffe und Abfall entfernt. Technische Gewebe stützt sich jedoch auf Diffusion, die Nährstoffe Versorgung und Gewebe Größe begrenzt. Eine Strategie für Vaskularisierung konzentriert sich auf die Verwendung von synthetischen Gerüste mit eingebauten Gefäßsystem, die helfen könnte, liefert Nährstoffe des Gewebes. Obwohl die Vorteile der technischen Gewebe weitreichend sind, ist es schwierig, Gewebe großflächig genug für den klinischen Gebrauch produzieren. Für die Implantation müssen Zellen zuerst geerntet vom Patienten und dann erweitert und kultiviert auf einem Gerüst. Dies erfordert separate Zellkultursystemen für jeden Patienten. Neben der sehr viel Zeit für diese Schritte erforderlich machen die regulatorische Herausforderungen und hohen Kosten dies nur schwer umzusetzen im großen und ganzen an dieser Stelle.

Jetzt, wo Sie einige der aktuellen Methoden und Herausforderungen des Tissue Engineerings gesehen haben, werfen wir einen Blick auf einige Anwendungen der Technologie. Gewebe-Engineering kann in chronischen Wunde oder brennen Heilung verwendet werden. Eine Methode ist eine Gewebe-Gerüst mit Wachstumsfaktoren, aber keine Zellen verwenden. Die decellularized Matrix fördert die Wanderung von Zellen und Gewebewachstum. Alternativ kann bei tiefen Wunden, eine Matrix mit Zellen verwendet werden die integriert in das Wirtsgewebe. Schließlich wollen die Forscher Organschäden vollständig ersetzen können. Derzeit ist diese angegangen, mit Orgel-Kultur. Erstens das Spenderorgan wie eine Lunge ist in diesem Fall decellularized und die native Struktur beibehalten, dann die Lunge mit Zellen vom Patienten recellularized ist. Dies würde Ablehnung und die Notwendigkeit für ein Spender Spiel einschränken.

Sie sah nur Jupiters Übersicht des Tissue Engineering. Sie sollten jetzt mit einigen grundlegenden Konzepte und Methoden im Feld, sowie einige wichtige Herausforderungen und Anwendungen vertraut sein. Danke fürs Zuschauen.

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