کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
7205805 1468627 2018 12 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Simulating image-guided in situ bioprinting of a skin graft onto a phantom burn wound bed
ترجمه فارسی عنوان
شبیه سازی تصویر برداری در محیط بیرونی یک پیوند پوست را بر روی یک تخت زخم فانتوم هدایت می کند
کلمات کلیدی
فانتوم زخم سوختن بیوپرینینگ در محل، پیوند پوست، هیدروژل،
ترجمه چکیده
زخمهای حرارتی عمیق پوست نیاز به تخلیه و چسبندگی پوست دارند. درمان های بالینی برای زخم های عمیق پوست، استفاده از پیوند های پوستی ضخیم از نظر اتولوگ است. با این حال، پوشش زودهنگام زخم های سوختگی بزرگ منطقه همچنان یک چالش مهم است. ساختارهای مهندسی شده بافت پوست به دنبال محدود کردن مداخلات بالینی سنتی است. در این مطالعه، یک گردش کار متدولوژیک مبتنی بر بیوپراستی در محل است پیشرفته به طور مستقیم ساخت یک پیوند پوست سفارشی مهندسی بر روی فانتوم سوختگی پوست. برای نشان دادن این رویکرد مدولار، یک فانتوم سوختگی ابتدا توسط مواد هیدروژل ژلاتین-آلژینات ریخته گری قالب ریخته شده برای شبیه سازی یک تخت زخم سوختگی با شکل دو بعدی و عمق یکنواخت است. فانتوم هیدروژل ریخته گری سپس بر روی پلت فرم چاپگر قرار می گیرد تا میزبان پوست پیوند پوست چاپ شود. بعد، یک ماژول مبتنی بر تصویر رنگ پیشنهاد شده است تا کانتور زخم سوختگی را استخراج کند. این به دنبال اجرای یک فرایند کالیبراسیون کانتور بر اساس نشانگرهای فیدوسی برای تولید ابعاد واقعی و ایجاد فانتوم سوختگی است. یک الگوریتم نسل جدید کارگردانی مسیریابی برای تولید یک مسیر ابزار مخصوص بیهویت برای فرآیند بیوپرینینگ مبتنی بر میکرو پاشش دقیق است. بر اساس این روش، فیبرهای هیدروژل ژلاتین-آلژینات سلولی حاوی زیستی چاپ شده دقیقا در یک الگوی مش که توسط کانتور فانتوم سوختگی قرار دارد، مرتب می شوند. هندسه های داخلی تعریف شده توسط رشته و ویژگی های ابعاد منفی از طراحی ساخت و ساز چاپ شده را می توان کنترل به منظور ارتقاء پایداری سلولی، تکثیر و تحویل مواد مغذی. سازه های لایه ای چند لایه ای چاپ شده برای تک رشته ها و دقت ابعاد منفی، تراز کردن رشته های بین لایه ها و دقت موضعی رشته های داخل کانتور استخراج شده مورد ارزیابی قرار می گیرند. در نهایت، یک مطالعه 24 ساعته انکوباسیون دوره ای نشان می دهد که ساختارهای چاپ شده خواص ساختاری خود را حفظ می کنند در حالی که سلول ها گسترش می یابد و موقعیت مکانی خود را حفظ می کنند.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه سایر رشته های مهندسی مهندسی صنعتی و تولید
پیش نمایش مقاله
شبیه سازی تصویر برداری در محیط بیرونی یک پیوند پوست را بر روی یک تخت زخم فانتوم هدایت می کند
چکیده انگلیسی
Deep skin thermal wounds require skin excision and engraftment. Clinical treatment for deep skin wounds is the use of autologous split-thickness skin grafts. However, timely coverage of large-area burn wounds remains a significant challenge. Engineered skin tissue constructs aim to overcome the limitations of traditional clinical intervention. In this study, an in situ bioprinting-based methodological workflow is advanced to directly fabricate a custom engineered skin graft onto a skin burn phantom. To illustrate this modular approach, a burn phantom is first created by mold casting gelatin-alginate hydrogel material to simulate a burn wound bed with arbitrary 2D shape and uniform depth. The cast hydrogel phantom is then placed on the printer platform to host the to-be-printed skin graft. Next, a color image-based module is proposed to extract the contour of the burn wound. This is followed by implementing a contour calibration process based on fiducial markers to yield the real dimension and pose of the burn phantom. A new directed toolpath generation algorithm is detailed to generate a burn-specific toolpath for the microextrusion-based bioprinting process. Based on this method, the bioprinted cell-laden gelatin-alginate hydrogel filaments are precisely arranged in a meshed pattern that is bound by the burn phantom contour. Internal geometries defined by the filament and pore dimensional characteristics of the printed construct design can be controlled to promote cell viability, proliferation, and nutrient delivery. Printed cell-laden multi-layered constructs are evaluated for single filament and pore dimensional precision, alignment of filaments between layers, and positional accuracy of the filaments within the extracted contour. Finally, a 24-hour time course incubation study reveals that the printed constructs preserve their structural properties while cells proliferate and maintain their spatial positioning.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Additive Manufacturing - Volume 22, August 2018, Pages 708-719
نویسندگان
, ,