บาคาร่าเว็บตรง จากการวิจัยที่ตีพิมพ์ใน Advanced Materials พบว่า เทคนิคการพิมพ์ 3 มิติแบบไครโอเจนิกส์แบบใหม่อาจช่วยให้สามารถผลิตเส้นใยกล้ามเนื้อเทียมที่มีจำหน่ายใน ท้องตลาด ได้ การพิมพ์เนื้อเยื่อสังเคราะห์ที่เลียนแบบโครงสร้างของกล้ามเนื้อยังคงเป็นความท้าทายที่สำคัญในด้านวิศวกรรมเนื้อเยื่อ เส้นใยกล้ามเนื้อเป็นแบบแอนไอโซทรอปิก ซึ่งหมายความว่าคุณสมบัติทางกายภาพ
รวมทั้งความสามารถในการส่งแรงเชิงกล
นั้นขึ้นอยู่กับทิศทาง การแนะนำการไล่ระดับอุณหภูมิระหว่างกระบวนการผลิต ตั้งแต่อุณหภูมิต่ำกว่าศูนย์ขึ้นไป เป็นวิธีง่ายๆ ในการสร้างโครงยึดเนื้อเยื่อที่มีรูพรุนระดับไมโครสเกลแอนไอโซทรอปิก อย่างไรก็ตาม กระบวนการแช่แข็งเป็นอันตรายต่อเซลล์ที่ห่อหุ้มอยู่ภายในโครงนั่งร้าน
ป้อน cryobioprinting: เทคนิคการผลิตและการเก็บรักษาแบบครบวงจรที่พัฒนาโดยนักวิทยาศาสตร์ที่Brigham and Women’s HospitalและHarvard Medical School Cryobioprinting รวมแผ่นเยือกแข็งแบบกำหนดเองเข้ากับไบโออิงค์ที่ป้องกันด้วยความเย็นเพื่อผลิตโครงสร้างที่รับภาระเซลล์ด้วยไมโครแชนเนลแบบแอนไอโซทรอปิก โครงนั่งร้านสามารถเก็บไว้ในไนโตรเจนเหลวเป็นเวลาหลายเดือนและฟื้นคืนสภาพได้ตามต้องการ ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่จะช่วยให้ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปสามารถนำมาใช้ในสถานพยาบาลได้
Y Shrike Zhangผู้เขียนอาวุโสกล่าวว่า “การพิมพ์ด้วยความเย็นช่วยให้เนื้อเยื่อที่พิมพ์ด้วยไบโอพิมพ์สามารถยืดอายุการเก็บรักษาได้ และช่วยให้การขนส่งเนื้อเยื่อระหว่างสถานที่ต่างๆ เป็นไปอย่างสะดวก “[Cryobioprinting] อาจมีการประยุกต์ใช้อย่างกว้างขวางในด้านวิศวกรรมเนื้อเยื่อ เวชศาสตร์ฟื้นฟู การค้นพบยา และการบำบัดเฉพาะบุคคล”
นำไบโอพรินท์ไปสู่อีกระดับ
เทคนิค cryobioprinting เป็นแบบน้ำแข็งในการพิมพ์ชีวภาพแบบ 3D extrusion โดยที่ bioinks จะถูกพิมพ์ทีละชั้นเพื่อสร้างโครงเนื้อเยื่อ การพิมพ์แบบแช่เย็นใช้แผ่นพิมพ์ที่มีการควบคุมอุณหภูมิเพื่อพิมพ์โครงสร้างรูปแบบอิสระซึ่งต่างจากวิธีการแบบเดิม แม้จะอยู่ในทิศทางแนวตั้ง ( z )
ทีมงานได้สำรวจความสามารถของเทคนิคนี้เป็นครั้งแรกโดยการพิมพ์เส้นใยของหมึกชีวภาพเจลาตินเมทาไครโลอิล (GelMA) ลงในโครงสร้างแนวตั้งคล้ายเสา GelMA แต่ละเส้นจะแข็งตัวเมื่อสัมผัสกับแผ่นน้ำแข็ง การถ่ายเทความร้อนจะเกิดขึ้นตาม ทิศทาง zของเกลียว ทำให้เกิดการไล่ระดับอุณหภูมิในแนวตั้งภายในเสา ที่สำคัญ ผลึกน้ำแข็งลาเมลลาร์ที่เติบโตตามการไล่ระดับนี้จะสร้างไมโครแชนเนลที่เรียงตัวกัน (แอนไอโซทรอปิก) เมื่อละลายแล้ว
นักวิจัยพบว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของไมโครแชนเนลเพิ่มขึ้นตามการไล่ระดับอุณหภูมิโดยเพิ่มระยะห่างจากเพลตที่แช่แข็ง (จาก 70.68 ± 15.64 µm ในชั้นล่างเป็น 513.63 ± 39.88 µm ในชั้นบนสุดเมื่ออุณหภูมิเพลตอยู่ที่ ตั้งไว้ที่ –20 °C) ยิ่งไปกว่านั้น พวกเขายังระบุด้วยว่าโครงนั่งร้านมีความแข็งที่สุดในทิศทางขนานกับการไล่ระดับอุณหภูมิ ซึ่งเป็นการยืนยันคุณสมบัติทางกลแบบแอนไอโซทรอปิกของโครงนั่งร้าน
นักวิจัยยังได้ทดลองกับโครงสร้างรูปแบบอิสระที่ซับซ้อนมากขึ้น รวมทั้งอาร์เรย์เสาวัสดุหลายชิ้นที่พิมพ์ในมุมต่างๆ ที่สัมพันธ์กับแผ่นแข็ง ในขณะที่พิมพ์ได้ยาวที่สุด (8.48 ± 0.25 มม.) เมื่อพิมพ์ตั้งฉากกับเพลต เสายังคงพิมพ์ได้ในมุมเฉียงใกล้ 0 ° โดยไม่ต้องใช้อ่างรองรับ
ความสำเร็จของการพิมพ์ด้วยความเย็น
ในแนวตั้งนั้นค่อนข้างสูงและสามารถทำงานร่วมกับหมึกชีวภาพที่มีคุณสมบัติทางรีโอโลยีได้หลากหลาย” Zhang กล่าว
การพิมพ์หน่วยเอ็นกล้ามเนื้อ เพื่อแสดงความยืดหยุ่นของเทคนิค cryobioprinting นักวิจัยได้ประดิษฐ์หน่วยกล้ามเนื้อและเส้นเอ็นสังเคราะห์ (MTU) ซึ่งเป็นโครงสร้างที่รับผิดชอบการเคลื่อนไหวขั้นพื้นฐานของมนุษย์
ลักษณะทางชีววิทยาเบื้องต้นเปิดเผยว่า myoblasts (เซลล์ที่แยกความแตกต่างออกเป็นเซลล์ของกล้ามเนื้อ) ก่อให้เกิด myotubes ซึ่งสอดคล้องกับ microchannels ในแนวตั้งที่ด้านกล้ามเนื้อของข้อต่อของกล้ามเนื้อและเส้นเอ็น ในทำนองเดียวกัน ไฟโบรบลาสต์ (เซลล์ที่สังเคราะห์คอลลาเจน ซึ่งเป็นโปรตีนโครงสร้างที่พบในเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน) ยังคงทำงานที่ด้านเอ็น การเรียงตัวและพฤติกรรมของเซลล์เหล่านี้เลียนแบบสิ่งที่พบใน MTU ตามธรรมชาติ ซึ่งบ่งชี้ว่าโครงสร้างที่พิมพ์ด้วยความเย็นจะสามารถช่วยควบคุมกิจกรรมของเซลล์ได้
อ่านเพิ่มเติมโครงสร้างการพิมพ์ NEST3D
การพิมพ์ 3D ทางอ้อมสร้าง bioscaffolds ที่ซับซ้อนสำหรับการสร้างกระดูกและเนื้อเยื่อ
“นี่เป็นวิธีการพิมพ์ทางชีวภาพเพียงวิธีเดียวที่ประสาน anisotropy ในระดับมหภาค (เช่น เสาหลัก) และ anisotropy ระดับไมโคร (เช่น microchannels ที่เรียงตัวกัน) เพื่อเป็นแนวทางในพฤติกรรมของเซลล์” Zhang อธิบาย
นักวิจัยตั้งข้อสังเกตว่าจำเป็นต้องมีการกำหนดลักษณะเฉพาะในเชิงลึกมากขึ้นเพื่อทำความเข้าใจผลกระทบทางชีววิทยาต่อเทคโนโลยีก่อนที่จะพร้อมสำหรับการแปลทางคลินิก อย่างไรก็ตาม ทีมงานหวังว่าโครงสร้างที่พิมพ์ด้วยความเย็นจะสามารถนำมาใช้ในงานวิศวกรรมเนื้อเยื่อได้มากมายเหลือเฟือ
ปรับปรุงประสิทธิภาพของ tokamak
นักวิจัยกล่าวว่ารูปแบบ AI-based ใหม่ของพวกเขาสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของ tokamak โดยธรรมชาติแบบปลายเปิดอาจอนุญาตให้มีการส่งออกพลังงานสูงสุด กล่าวโดยกว้างกว่านั้น เทคโนโลยีอาจนำไปสู่การออกแบบเครื่องปฏิกรณ์แบบใหม่โดยช่วยให้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพร่วมกันของพารามิเตอร์อุปกรณ์ต่างๆ ได้ รวมถึงรูปทรงพลาสมา การออกแบบผนัง และภาระความร้อน ผลลัพธ์แรกจาก UK tokamak เสนอ STEP สู่การหลอมรวมเชิงพาณิชย์ บาคาร่าเว็บตรง
