3D-Bioprinting von Geweben und Organen für die regenerative Medizin☆

3D-Bioprinting ist eine bahnbrechende Technologie, die die Herstellung biomimetischer, multiskaliger, multizellulärer Gewebe mit hochkomplexer Gewebemikroumgebung, komplizierter Zytoarchitektur, Struktur-Funktions-Hierarchie und gewebespezifischer Zusammensetzung und mechanischer Heterogenität ermöglicht. Angesichts des enormen Bedarfs an Organtransplantationen und der begrenzten Zahl von Organspendern ist das Bioprinting eine potenzielle Technologie, die die Krise des Organmangels durch die Herstellung voll funktionsfähiger Ganzorgane lösen könnte. Obwohl das Bioprinting von Organen ein weit hergeholtes Ziel ist, hat es auf dem Gebiet des Bioprinting beträchtliche und lobenswerte Fortschritte gegeben, die als transplantierbare Gewebe in der regenerativen Medizin verwendet werden könnten. In diesem Beitrag wird zum ersten Mal ein Überblick über das 3D-Bioprinting in der regenerativen Medizin gegeben, in dem der aktuelle Stand und die zeitgenössischen Probleme des 3D-Bioprinting in Bezug auf die elf Organsysteme des menschlichen Körpers, einschließlich Skelett-, Muskel-, Nerven-, Lymph-, endokriner, reproduktiver, integumentärer, respiratorischer, verdauungsfördernder, harntreibender und zirkulierender Systeme, kritisch untersucht wurden. Die Auswirkungen des 3D-Bioprinting auf die Erforschung und Entwicklung von Arzneimitteln und deren Verabreichungssystemen werden ebenfalls kurz erörtert, und zwar im Hinblick auf In-vitro-Modelle für Arzneimitteltests und die personalisierte Medizin. Obwohl in jüngster Zeit erhebliche Fortschritte auf dem Gebiet des Bioprinting erzielt wurden, ist es noch ein weiter Weg, bis das translationale Potenzial dieser Technologie voll ausgeschöpft ist. Computergestützte Studien zur Untersuchung des Gewebewachstums oder der Gewebefusion nach dem Druck, Verbesserung der Skalierbarkeit dieser Technologie zur Herstellung von Geweben im menschlichen Maßstab, Entwicklung von Hybridsystemen mit Integration verschiedener Bioprinting-Modalitäten, Formulierung neuer Biotinten mit einstellbaren mechanischen und rheologischen Eigenschaften, mechanobiologische Studien zur Interaktion zwischen Zellen und Biotinten, 4D-Bioprinting mit intelligenten (stimulierend reagierenden) Hydrogelen und die Lösung ethischer, sozialer und regulatorischer Fragen im Zusammenhang mit dem Bioprinting sind potenzielle künftige Schwerpunktbereiche, die zu einer erfolgreichen klinischen Umsetzung dieser Technologie beitragen würden.

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