b'\n_START_ARTICLE_\nTkivno in\xc5\xbeenirstvo\n_START_PARAGRAPH_\nPod pojmom\xc2\xa0tkivno in\xc5\xbeenirstvo\xc2\xa0razumemo metode, ki z uporabo kombinacije celic, in\xc5\xbeenirstva in materialov ter primernih biokemijskih in fizikalno kemijskih dejavnikov izbolj\xc5\xa1ajo ali zamenjajo biolo\xc5\xa1ko tkivo. Tkivni nosilci\xc2\xa0se\xc2\xa0uporabljajo za tvorbo novega viabilnega tkiva z nekim medicinskim namenom. V\xc4\x8dasih so ga uvr\xc5\xa1\xc4\x8dali pod \xc5\xa1tudij biomaterialov, do danes pa se je v pomenu in razse\xc5\xbenosti toliko pove\xc4\x8dalo, da ga obravnavamo kot samostojno podro\xc4\x8dje raziskovanja._NEWLINE_Medtem ko ve\xc4\x8dina definicij tkivnega in\xc5\xbeenirstva pokriva \xc5\xa1irok spekter uporabnosti, je izraz v praksi tesno povezan z apliciranjem, ki popravi ali zamenja del ali kar celotno tkivo (npr. kost, hrustanec,\xc2\xa0krvne \xc5\xbeile, se\xc4\x8dni mehur, ko\xc5\xbea, mi\xc5\xa1ica\xc2\xa0itd.). Pogosto potrebujejo\xc2\xa0uporabljena tkiva dolo\xc4\x8dene mehanske in strukturne lastnosti za pravilno delovanje. Izraz je bil\xc2\xa0uporabljen tudi za prizadevanja za razvoj sistemov, ki opravljajo specifi\xc4\x8dne biokemijske funkcije z\xc2\xa0uporabo celic znotraj\xc2\xa0umetno\xc2\xa0ustvarjenega podpornega sistema (npr.\xc2\xa0umetna trebu\xc5\xa1na slinavka, bioumetna jetra). Tkivno in\xc5\xbeenirstvo je v\xc4\x8dasih sinonim za regeneratino medicino, \xc4\x8deprav se le-ta osredoto\xc4\x8da na\xc2\xa0uporabo mati\xc4\x8dnih in progenitornih celic za proizvodnjo tkiva.\n_START_SECTION_\nPregled\n_START_PARAGRAPH_\nPogosto uporabljena definicija tkivnega in\xc5\xbeenirstva, kot sta jo formulirala Langer in Vacanti, pravi, da je\xc2\xa0\xc2\xbbinterdisciplinarno podro\xc4\x8dje, ki uporablja na\xc4\x8dela in\xc5\xbeenirstva in znanosti o \xc5\xbeivljenju z namenom razvoja biolo\xc5\xa1kih nadomestkov, ki obnovijo, ohranjajo ali izbolj\xc5\xa1ajo funkcijo biolo\xc5\xa1kih tkiv ali celega organa\xc2\xab. Definirano je tudi kot\xc2\xa0\xc2\xbbrazumevanje na\xc4\x8del rasti tkiv in uporabo tega znanja za proizvajajo funkcionalnega nadomestnega tkiva za klini\xc4\x8dno uporabo\xc2\xab. Nadaljnji opis pravi, da je\xc2\xa0\xc2\xbbgloblja domneva tkivnega in\xc5\xbeenirstva to, da bo\xc2\xa0uporaba naravne biologije sistema omogo\xc4\x8dala ve\xc4\x8djo\xc2\xa0uspe\xc5\xa1nost pri razvoju terapevtskih strategij,\xc2\xa0usmerjenih v zamenjavo, vzdr\xc5\xbeevanje ali izbolj\xc5\xa1anje tkivne funkcije\xc2\xab._NEWLINE_Pomembna dognanja in razvoj na interdisciplinarnem podro\xc4\x8dju tkivnega in\xc5\xbeenirstva so privedla do novih tkivnih nadomestnih delov in strategij implementacije. Znanstveni napredek pri biomaterialih, mati\xc4\x8dnih celicah, rasti in diferenciacijskih faktorjih ter biomimetskih okoljih je\xc2\xa0ustvaril edinstvene prilo\xc5\xbenosti za proizvodnjo tkiva v laboratoriju iz kombinacije in\xc5\xbeenirsko osnovanih zunajceli\xc4\x8dnih matrik (t. i. nosilcev), celic in biolo\xc5\xa1ko aktivnih molekul. Med ve\xc4\x8djimi izzivi za prihodnost tkivnega in\xc5\xbeenirstva je potreba po bolj kompleksni funkcionalnosti, funkcionalni in biomehanski stabilnosti ter o\xc5\xbeiljanju laboratorijsko vzgojenih tkiv, namenjenih za presaditev. Nadaljnji\xc2\xa0uspeh tkivnega in\xc5\xbeenirstva in kon\xc4\x8den razvoj pravih \xc4\x8dlove\xc5\xa1kih nadomestnih delov bo vzklil iz zdru\xc5\xbeitve in\xc5\xbeenirstva in osnovnih raziskovalnih napredkov v biologiji tkiv, matrik, rastnih dejavnikov, mati\xc4\x8dnih celic in razvojni biologiji, pa tudi v znanosti materialov in bioinformatiki._NEWLINE_Leta 2003 je ameri\xc5\xa1ka agencija NSF (Narodni znanstveni sklad) izdala poro\xc4\x8dilo\xc2\xa0\xc2\xbbPojav tkivnega in\xc5\xbeenirstva kot raziskovalnega podro\xc4\x8dja\xc2\xab, ki podrobno opi\xc5\xa1e zgodovinski razvoj podro\xc4\x8dja.\n_START_SECTION_\nCelice kot gradniki\n_START_PARAGRAPH_\nTkivno in\xc5\xbeenirstvo uporablja \xc5\xbeive celice kot in\xc5\xbeenirski material. Primer tega je\xc2\xa0uporaba fibroblastov pri zamenjavi ali popravilu ko\xc5\xbee, popravilu hrustanca z \xc5\xbeivimi hondrociti ali drugih tipov celic na druge na\xc4\x8dine._NEWLINE_Celice so postale uporabne kot gradbeni material leta 1998, ko so znanstveniki odkrili na\xc4\x8din, kako podalj\xc5\xa1ati telomere, s \xc4\x8dimer so izdelali nesmrtne celi\xc4\x8dne linije.\xc2\xa0Pred tem so \xc5\xa1le laboratorijske kulture zdravih, nerakavih sesalskih celic samo preko omejeno \xc5\xa1tevilo delitev (Hayflickova meja), preden so\xc2\xa0umrle.\n_START_SECTION_\nPridobivanje celic\n_START_PARAGRAPH_\nIz teko\xc4\x8dih tkiv, kot je\xc2\xa0kri, se celice pridobiva z grobimi metodami, navadno s centrifugiranjem ali aferezo. Iz trdnih tkiv je pridobivanje bolj te\xc5\xbeavno. Tkivo se obi\xc4\x8dajno zmelje, nato pa z encimom tripsinom ali kolagenazo odstrani zunajceli\xc4\x8dno matriko, ki dr\xc5\xbei celice skupaj. Po tem so celice prosto plavajo\xc4\x8de. Pridobivamo jih s centrifugiranjem ali afetezo. Razgradnja s tripsinom je zelo odvisna od temperature. Pri vi\xc5\xa1jih temperaturah se matrika razgradi hitreje, a je po\xc5\xa1kodb ve\xc4\x8d. Kolagenaza je manj odvisna od temperature, po\xc5\xa1koduje manj celic, a je po\xc4\x8dasnej\xc5\xa1a in dra\xc5\xbeja.\n_START_SECTION_\nVrste celic\n_START_PARAGRAPH_\nCelice pogosto razvr\xc5\xa1\xc4\x8damo glede na njihov izvor._NEWLINE_Avtologne celice\xc2\xa0se pridobijo iz osebka, ki bo tudi prejemnik reimplantata. Te\xc5\xbeav z zavra\xc4\x8danjem in prenosom patogenov je najmanj\xc5\xa1e, v nekaterih primerih pa vseeno ni izvedljiva metoda (genetske bolezni, zelo bolani ali ostareli ljudje, hude opekline), saj je avtolognih celic za vzpostavitev delujo\xc4\x8de celi\xc4\x8dne linije premalo. Pri tej kategoriji celic je potreben kirur\xc5\xa1ki poseg za pridobitev celic, kar pove\xc4\x8da tveganje za oku\xc5\xbebe ali kroni\xc4\x8dno bole\xc4\x8dino. Celi\xc4\x8dne linije je potrebno kultivirati iz vzorca, kar lahko traja precej \xc4\x8dasa. Zdaj se trend obra\xc4\x8da proti\xc2\xa0uporabi mezenhimskih mati\xc4\x8dnih celic iz ma\xc5\xa1\xc4\x8devja ali kostnega mozga. Te celice se lahko diferencirajo v kostno tkivo, hrustanec, ma\xc5\xa1\xc4\x8dobne celice in \xc5\xbeivce. Iz ma\xc5\xa1\xc4\x8devja se lahko enostavno in hitro pridobi veliko \xc5\xa1tevilo celic, kar odpira potencial hitremu pridobivanju velike koli\xc4\x8dine celic._NEWLINE_Alogenske celice\xc2\xa0prihajajo iz telesa darovalca iste vrste organizma. Pri uporabi \xc4\x8dlove\xc5\xa1kih celic za in vitro \xc5\xa1tudije obstajajo dolo\xc4\x8dene eti\xc4\x8dne omejitve,\xc2\xa0uporaba ko\xc5\xbenih fibroblastov pa se je vseeno izkazala za imunolo\xc5\xa1ko varno in posledi\xc4\x8dno mo\xc5\xbeno izbiro pri tkivnem in\xc5\xbeenirstvu ko\xc5\xbee._NEWLINE_Ksenogenske celice so izolirane iz organizma druge vrste. Predvsem \xc5\xbeivalske celice se precej pogosto uporabljajo pri poskusih izdelave sr\xc4\x8dno\xc5\xbeilnih vsadkov._NEWLINE_Singenske ali izogenske celice\xc2\xa0izoliramo iz genetsko identi\xc4\x8dnih organizmov, kot so dvoj\xc4\x8dki, kloni ali visoko sokrvni raziskovalni \xc5\xbeivalski modeli._NEWLINE_Primarne celice so iz organizma._NEWLINE_Sekundarne celice so iz celi\xc4\x8dne banke._NEWLINE_Mati\xc4\x8dne celice\xc2\xa0so nediferenciirane celice s sposobnostjo delitve v kulturi, iz njih pa izhajajo razli\xc4\x8dne oblike specializiranih celic. Glede na svoj izvor se mati\xc4\x8dne celice delijo na "odrasle" in "embrionske". Prve so multipotentne, slednje pa pluripotentne; nekatere celice iz zgodnjega embria tudi totipotentne. \xc4\x8ceprav je o eti\xc4\x8dnosti\xc2\xa0uporabe embrionskih mati\xc4\x8dnih celic \xc5\xa1e vedno velika razprava, bi bil lahko alternativen vir - inducirane mati\xc4\x8dne celice -\xc2\xa0uporaben za popravilo obolelih ali po\xc5\xa1kodovanih tkiv in za rast novih organov.\n_START_SECTION_\nNosilci\n_START_PARAGRAPH_\nNosilci so materiali, osnovani da povzro\xc4\x8dajo \xc5\xbeelene celi\xc4\x8dne interakcije, ki prispevajo k tvorbi novega funkcionalnega tkiva za medicinske namene. Celice pogosto "zasadijo" v te strukture, ki lahko podpirajo tridimenzionalno tvorbo tkiva. Nosilci opona\xc5\xa1ajo medceli\xc4\x8dnino prvotnega tkiva, povzemajo in vivo\xc2\xa0okolico in omogo\xc4\x8dajo, da celice vplivajo na lastno mikrookolje. Navadno slu\xc5\xbeijo enemu od slede\xc4\x8dih namenov\xcb\x90 omogo\xc4\x8dajo pritrjevanje in migracijo celic, dostavijo in zadr\xc5\xbeujejo celice in biokemijske dejavnike, omogo\xc4\x8dajo difuzijo pomembnih hranil in izra\xc5\xbeenih celi\xc4\x8dnih produktov, izra\xc5\xbeajo dolo\xc4\x8dene mehanske in biolo\xc5\xa1ke vplive za prilagajanje obna\xc5\xa1anja celi\xc4\x8dne faze._NEWLINE_Leta 2009 je interdisciplinarna ekipa pod vodstvom prsnega kirurga Thorstena Wallesa\xc2\xa0vsadila prvi bioumetni vsadek, ki zagotavlja vgrajen \xc5\xbeilni sistem za popresaditveno oskrbo vsadka, v bolnika, ki \xc4\x8daka na rekonstrukcijo sapnika._NEWLINE_Da bi dosegli cilj obnove tkiva morajo nosilci dosegati specifi\xc4\x8dne zahteve. Visoka poroznost in ustrezna velikost por sta pomembni, saj pripomoreta k zasaditvi celic in difuziji tako celic kot hranil preko celotne strukture. Biorazgradljivost je pogosto klju\xc4\x8den dejavnik, saj bi se morali nosilci absorbirati v okoli\xc5\xa1ko tkivo brez potrebe po kirur\xc5\xa1ki odstranitvi. Hitrost razgradnje se mora \xc4\x8dim bolj ujemati s hitrostjo rasti tkiva: to pomeni, da se mora medceli\xc4\x8dnina oblikovati dovolj hitro, da lahko zagotovi strukturno integriteto in prevzame mehanska bremena izginjajo\xc4\x8dega nosilca. Mo\xc5\xbenost injeciranja je tudi pomembna za klini\xc4\x8dni uporabo. Iz nedavnih raziskav tiskanja organov je razvidno, da je dober nadzor nad 3D okoljem klju\xc4\x8den za doseganje obnovljivosti poskusov in bolj\xc5\xa1ih rezultatov.\n_START_SECTION_\nMateriali\n_START_PARAGRAPH_\nRaziskovali so veliko razli\xc4\x8dnih materialov (naravnih in sinteti\xc4\x8dnih, biorazgradljivih in stalnih). Ve\xc4\x8dina teh materialov je bilo \xc5\xbee znanih na podro\xc4\x8dju medicine, saj so jih\xc2\xa0uporabljali za kirur\xc5\xa1ke \xc5\xa1ive, ki jih telo resorbira. Primeri teh materialov so kolagen in nekateri poliestri._NEWLINE_Zasnovali so tudi nove materiale s specifi\xc4\x8dnimi prilagoditvami\xcb\x90 sposobnost injeciranja, sinteti\xc4\x8dna izdelava, biokompatibilnost, neimunogenost, prosojnost, nano-vlakna, ni\xc5\xbeanje koncentracije, hitrost resorpcije, itn. PuraMatrix je dru\xc5\xbeina novih biomimetskih nosilcev, ki je \xc5\xbee komercializirana in vpliva na tkivno in\xc5\xbeenirstvo._NEWLINE_Pogosto uporabljen sinteti\xc4\x8dni material je poliester polimle\xc4\x8dna kislina (PLA), ki se v telesu razgradi v mle\xc4\x8dno kislino, ki se v telesu naravno pojavlja in jo telo zlahka odstranjuje. Podobna materiala sta poliglikolna kislina (PGA) in polikaprolakton (PCL); njuna razgradnja je podobna, za PGA hitrej\xc5\xa1a, za PCL pa po\xc4\x8dasnej\xc5\xa1a od polimle\xc4\x8dne kisline. \xc4\x8ceprav te materiali imajo mehansko trdnost in strukturno integriteto, izkazujejo hidrofobne lastnosti, ki inhibirajo biokompatibilnost, zaradi tega pa so manj\xc2\xa0u\xc4\x8dinkoviti za\xc2\xa0upora in vivo\xc2\xa0kot nosilci tkiva. Da bi odpravili pomanjkanje biokompatibilnost, so jih kombinirali s hidrofilnimi in bolj biokompatibilnimi hidrogeli, a je trdnost materiala zmanj\xc5\xa1ana. S kombiniranjem dveh tipov materialov \xc5\xbeelijo\xc2\xa0ustvariti sinergijo, ki vodi v vi\xc5\xa1jo kompatibilnost nosilcev.\xc2\xa0Nosilce se lahko konstruira tudi iz naravnih materialov, kot so derivati medceli\xc4\x8dnine, proteinskih\xc2\xa0materialov (kolagena ali fibrina) in polisaharidov (hitosan) ali glikozaminoglikanov (GAG), ki so se izkazali za\xc2\xa0ustrezne v smislu celi\xc4\x8dne kompatibilnosti, a so nekateri potencialno imunogeni. Med GAG-i je hialuronska kislina s premre\xc5\xbeenjem\xc2\xa0iz npr. glutaraldehida ali vodotopnega glutardiimida eden od mo\xc5\xbenih materialov za nosilce. Funkcionalne skupine na nosilcu so tudi mo\xc5\xbeen dostavni sistem za majhne molekule (zdravila) do specifi\xc4\x8dnih tkiv. Druga vrsta nosilcev, ki se trenutno raziskujejo, je ekstrakt\xc2\xa0tkiva, iz katerega so odstranjene celice, preostala medceli\xc4\x8dnina pa slu\xc5\xbei kot nosilec. Pojavile so se tudi biomateriali, kjer so nanomateriali vklju\xc4\x8deni v polimerno matriko za snovanje bioaktivnih nosilcev._NEWLINE_\xc5\xa0tudija iz leta 2009 se je\xc2\xa0usmerila v izbolj\xc5\xa1anje in vivu podobnih pogojev v 3D tkivih z\xc2\xa0\xc2\xbbzlaganjem in razlaganjem plasti papirja, impregniranega s suspenzijo celic v hidrogelu\xc2\xa0medceli\xc4\x8dnine, s \xc4\x8dimer se lahko nadzoruje gradient kisika in hranil v 3D ter analizira molekularni in genetski odziv\xc2\xab.\xc2\xa0Mogo\xc4\x8de je tudi manipulirati gradient topnih molekul in bolj\xc2\xa0u\xc4\x8dinkovito (kot v konvencionalnih 3D hidrogelnih kulturah, celi\xc4\x8dnih sferoidih ali 3D perfuzijskih reaktorjih)\xc2\xa0kategorizirati celice v teh kompleksnih gradientih.\xc2\xa0Razli\xc4\x8dna debelina papirja in vrsta medija lahko podpira raznolika eksperimentalna okolja. Po dekonstrukciji so te sloji papirja\xc2\xa0uporabni v visokoprepustnem screeningu, ki temelji na celicah,\xc2\xa0in odkrivanju zdravilnih\xc2\xa0u\xc4\x8dinkovin.\n_START_SECTION_\nSinteza\n_START_PARAGRAPH_\nLiteratura opisuje raznolike metode za pripravo poroznih struktur, ki se\xc2\xa0uporabljajo kot nosilci v tkivnem in\xc5\xbeenirstvu. Vsaka metoda ima svoje prednosti, nobena pa ni brez pomanjkljivosti.\xc2\xa0\n_START_SECTION_\nSamodejno sestavljiva nanovlakna\n_START_PARAGRAPH_\nSamodejno sestavljanje molekul je ena redkih metod, s katero lahko izdelamo biomateriale, ki so po kemizmu in velikostih podobni medceli\xc4\x8dnini, kar je klju\xc4\x8dno za izdelavo kompleksnega tkiva. Poleg tega so ti nosilci iz hidrogela z vidika toksi\xc4\x8dnosti in biokompatibilnosti izbolj\xc5\xa1ava glede na makronosilce in materijale, pridobljene iz \xc5\xbeivali.\n_START_SECTION_\nTekstilne tehnologije\n_START_PARAGRAPH_\nTe tehnike vklju\xc4\x8dujejo vse pristope, ki so bili uspe\xc5\xa1no uporabljeni za pripravo nepletenih tekstilov\xc2\xa0razli\xc4\x8dnih polimerov. Zlasti strukture iz nepletenih polimerov glikolne kisline so bili presku\xc5\xa1eni za namene tkivnega in\xc5\xbeenirstva, saj so\xc2\xa0uporabni za rast raznolikih vrst celic. Najve\xc4\x8dja te\xc5\xbeava metode je doseganje visoke poroznosti in enakomerne velikosti por.\n_START_SECTION_\nUlivanje topila in spiranje delcev\n_START_PARAGRAPH_\nUlivanje topila in spiranje delcev (SCPL "Solvent casting and particulate leaching") omogo\xc4\x8da pripravo struktur z enakomerno poroznostjo, a z omejeno debelino. Najprej se polimer raztopi v primernem organskem topilu (npr. polimle\xc4\x8dna kislina v diklorometanu), nato pa se raztopina\xc2\xa0ulije v model, ki vsebuje delce, ki tvorijo pore (anorganske soli - NaCl, kristali saharoze, sfere \xc5\xbeelatine ali parafina). Velikost teh delcev dolo\xc4\x8da velikost por v nosilcu, razmerje med koli\xc4\x8dino polimera in teh delcev pa poroznost kon\xc4\x8dne strukture. Po\xc2\xa0ulitju pustijo, da topilo izhlapi, potem pa se struktura namo\xc4\x8di v primerno teko\xc4\x8dino, kjer se porogeni delci raztopijo (voda v primeru NaCl, saharoze in \xc5\xbeelatine, alifatsko topilo, kot je heksan, v primeru parafina), dobimo porozno strukturo z omejeno debelino. Druga pomanjkljivost je tudi organsko topilo, ki lahko po\xc5\xa1koduje celice, zasajene v nosilec.\n_START_SECTION_\nPlinsko penjenje\n_START_PARAGRAPH_\nDa bi se izognili uporabi organskega topila in trdnega porogena, so razvili tehniko, ki kot porogeni element uporablja plin. Najprej s stiskanjem v segretem kalupu pripravijo strukture v obliki diska iz \xc5\xbeelenega polimera. Postavijo jih v komoro, kjer so ve\xc4\x8d dni izpostavljeni ogljikovem dioksidu pod visokim tlakom. Tlak postopoma povrnejo na atmosferskega. Tekom tega postopka pusti\xc2\xa0uhajajo\xc4\x8d ogljikov dioksid pore in spu\xc5\xbevasto strukturo polimera. Glavni te\xc5\xbeavi te tehnike sta prese\xc5\xbena toplota, ki onemogo\xc4\x8da vgraditev termolabilnega materiala v matriko in dejstvo, da pore ne tvorijo zamre\xc5\xbeene in povezane strukture.\n_START_SECTION_\nEmulzifikacijska liofilizacija\n_START_PARAGRAPH_\nTa tehnika ne zahteva uporabe trdnih porogenov kot pri SCPL. Sinteti\xc4\x8dni polimer najprej raztopijo v\xc2\xa0ustreznem topilu (npr. polimle\xc4\x8dna kislina v diklorometanu), potem pa se vme\xc5\xa1a voda do nastanka emulzije. Preden se fazi lo\xc4\x8dita, emulzijo\xc2\xa0ulijejo v kalup in hitro zamrznejo v teko\xc4\x8dem du\xc5\xa1iku. S procesom liofilizacije se odstrani dispergirana voda in topilo, ostane pa trdna, porozna polimerna struktura. Metoda je hitrej\xc5\xa1a od SCPL-ja, saj ni \xc4\x8dasovno potratnega koraka spiranja delcev, a je\xc2\xa0uporaba uporaba toksi\xc4\x8dnega organskega topila problemati\xc4\x8dna, pore so pogosto majhne, poroznost neenakomerna. Sama liofilizacija je pogosta pri izdelavi nosilcev, predvsem za izdelavo kolagenskih spu\xc5\xbev\xcb\x90 kolagen se raztopi v kisli raztopini ocetne ali klorovodikove kisline, ki se\xc2\xa0ulije v kalup, zamrzne v teko\xc4\x8dem du\xc5\xa1iku in potem liofilizira.\n_START_SECTION_\nToplotno povzro\xc4\x8da lo\xc4\x8ditev faz (TIPS)\n_START_PARAGRAPH_\nMetoda TIPS ("Thermally induced phase separation") zahteva uporabo topil z nizkim tali\xc5\xa1\xc4\x8dem, ki zlahka sublimirajo. Dioksan je na primer mo\xc5\xbeno topilo za\xc2\xa0polimle\xc4\x8dno kislino, lo\xc4\x8ditev faz pa povzro\xc4\x8di dodatek majhne koli\xc4\x8dine vode. Tvorita se s polimerom bogatej\xc5\xa1a in revnej\xc5\xa1a faza. Po ohladitvi vzorca pod tali\xc5\xa1\xc4\x8de topila in nekaj dneh vakuumskega su\xc5\xa1enja za odstranitev topila s sublimacijo se\xc2\xa0ustvari porozni nosilec. Lo\xc4\x8ditev faz teko\xc4\x8de-teko\xc4\x8de izkazuje podobne te\xc5\xbeave kot emulgiranje/liofilizacija.\n_START_SECTION_\nElektrostatsko sukanje\n_START_PARAGRAPH_\nElektrostatsko sukanje je vsestranska tehnika za kontinuirano izdelavo vlaken s premerom nanometerskih do submikrometrskih velikosti. Naprava ima \xc5\xa1obo, skozi katero se dovaja raztopina, v konici pa je\xc2\xa0uporabljena visoka napetost. Kopi\xc4\x8denje elektrostatskega odbora v nabiti raztopini povzro\xc4\x8di izmet tankega vlaknastega curka. Zbiralna plo\xc5\xa1\xc4\x8da ali palica z nasprotnim nabojem privla\xc4\x8di kontinuirano vlakno, ki tvori porozno mre\xc5\xbeo. Prednost metode je enostavnost in mo\xc5\xbenost spreminjanja parametrov izdelave (razdalja do zbirala, napetost, hitrost toka raztopine), kar bistveno spremeni arhitekturo nosilcev. Na laboratorijskem nivoju potrebuje naprava zgolj visokonapetostni priklju\xc4\x8dek (do 30 kV), injekcijsko brizgo z raztopino polimera, \xc5\xa1obo in zbiralo, zaradi \xc4\x8desar je postala ta metoda izdelave nosilcev pogosta v laboratorijih._NEWLINE_Raziskave na tem podro\xc4\x8dju segajo vsaj na konec osemdesetih let prej\xc5\xa1njega stoletja, ko so prvi\xc4\x8d pokazali, da lahko z elektrostatskim sukanjem proizvedejo vlaknaste nosilce nano- in sumikrometrskih velikosti\xc2\xa0kot in vivo\xc2\xa0tkivne in celi\xc4\x8dne substrate. Zgodnja\xc2\xa0uporaba teh sukanih polikarbonatnih mre\xc5\xbe je pokazala, da se mnogi tipi celic dr\xc5\xbeijo strukture in na njej proliferirajo. Za razliko od splo\xc5\xa1\xc4\x8denih celic, vzgojenih na dvodimenzionalnih kulturah, je morfologija celic, vzgojenih na tridimenzionalnih, bolj kroglasta, kakr\xc5\xa1ne jih najdemo tudi\xc2\xa0in vivo.\n_START_SECTION_\nCAD/CAM tehnologije\n_START_PARAGRAPH_\nCAD/CAM (Ra\xc4\x8dunalni\xc5\xa1ko podprto na\xc4\x8drtovanje in proizvodnja, "Computer assisted design/manufacturing") tehnologije omogo\xc4\x8dajo bolj\xc5\xa1i nadzor nad poroznostjo in velikostjo por kot zgoraj omenjene metode, zato so bile vpeljane v podro\xc4\x8dje tkivnega in\xc5\xbeenirstva. Najprej se v programski opremi CAD na\xc4\x8drtuje tridimenzionalna struktura, poroznost pa se nastavi z ra\xc4\x8dunalni\xc5\xa1kimi algoritmi. Nosilec se realizira s tiskanjem polimernih pra\xc5\xa1kov ali talin._NEWLINE_\xc5\xa0tudija iz leta 2011 je preu\xc4\x8devala "tehniko 3D zasajanja za proizvodnjo biokompatibilnih in biorazgradljivih makroporoznih nosilcev iz poli-L-laktida z dvema velikostima por" s tehniko SSF ("Solif free-form fabrication") v kombinaciji z CAD tehnologijo, da bi raziskali zamenjavo hialine hrustan\xc4\x8devine kot "alternativo konvencionalnem popravilu tkiva". \xc5\xa0tudija je pokazala, da manj\xc5\xa1e pore pri povi\xc5\xa1anem mehanskem stresu v bioreaktorju (za dosego in vivo\xc2\xa0pogojev) pomenijo ve\xc4\x8djo viabilnost celic, kar pomeni ve\xc4\x8djo u\xc4\x8dinkovitost presaditve, kraj\xc5\xa1i \xc4\x8das okrevanja in potencialno terapevtsko funkcionalnost.\n_START_SECTION_\nBio-tiskanje s pomo\xc4\x8djo laseja\n_START_PARAGRAPH_\n\xc5\xa0tudija iz leta 2012\xc2\xa0je presku\xc5\xa1ala potencial bio-tiskanja s pomo\xc4\x8djo laserja (LaBP "Laser-assisted BioPrinting") za graditev ve\xc4\x8dceli\xc4\x8dnih 3D vzorcev v naravni matriki in ali te konstrukti delujejo ter tvorijo tkivo. LaBP razvr\xc5\xa1\xc4\x8da male volumne suspenzij \xc5\xbeive\xc4\x8dih celic v dolo\xc4\x8dene visokolo\xc4\x8dljivostne vzorce.\xc2\xa0Preiskava je bila\xc2\xa0uspe\xc5\xa1na in menijo, da "bi izdelane tkivne konstrukte lahko\xc2\xa0uporabili za in vivo\xc2\xa0testiranje z vsaditvijo v \xc5\xbeivalske modele". \xc4\x8ceprav je poskus potekal samo na ko\xc5\xbenem tkivu, predvidevajo, da bodo lahko "z integracijo drugih celi\xc4\x8dnih tipov v natiskan konstrukt (naravnemu podobno 3D okolje) preu\xc4\x8devali njihovo obna\xc5\xa1anje", kar bo\xc2\xa0uporabno pri odkrivanju zdravilnih\xc2\xa0u\xc4\x8dinkovin in toksikolo\xc5\xa1kih preiskavah.\n_START_SECTION_\nMetode sestavljanja\n_START_PARAGRAPH_\nStalna in vztrajna te\xc5\xbeava tkivnega in\xc5\xbeenirstva so omejitve mno\xc5\xbei\xc4\x8dnega transporta hranil. Osnovanemu tkivu na za\xc4\x8detku ve\xc4\x8dinoma manjka oskrba s krvjo, zaradi \xc4\x8desar celice ne dobijo kisika in hranil za pre\xc5\xbeivetje in normalno delovanje.\n_START_SECTION_\nSamodejno sestavljanje\n_START_PARAGRAPH_\nSamodejno sestavljanje bi lahko igralo pomembno vlogo z vidika obkoljevanja celic in proteinov ter\xc2\xa0ustvarjanja nosilcev na pravi fizi\xc4\x8dni ravni za osnovane tkivne konstrukte in vra\xc5\xa1\xc4\x8danje celic. Mikro-zidarstvo je primarna tehnologija za sestavljanje laboratorijsko vzgojenih celic v tridimenzionalno obliko. Za razbitje tkiva v enoceli\xc4\x8dne gradnike morajo raziskovalci raztopiti zunajceli\xc4\x8dno vezivo, ki jih navadno povezuje. Ko se vezivo odstrani, se celice ste\xc5\xbeka zopet pove\xc5\xbeejo v kompleksne strukture, ki so prisotne v naravnem tkivu. Celice je te\xc5\xbeko zlagati, gradnike pa ne. Mikro-zidarstvo se\xc2\xa0ukvarja s strnitvijo \xc5\xbeivih celic v polimerne kocke, ki se samodejno sestavijo v kakr\xc5\xa1nokoli obliko znotraj \xc5\xa1ablone.\n_START_SECTION_\nSestavljanje v \xc5\xa1ablone, ki temelji na teko\xc4\x8dini\n_START_PARAGRAPH_\nPovr\xc5\xa1ina zrak-teko\xc4\x8dina, ki jo\xc2\xa0ustvarijo Faradayevi valovi, je lahko \xc5\xa1ablona za sestavljanje biolo\xc5\xa1kih entitet od dna do vrha v tkivnem in\xc5\xbeenirstvu. Ta \xc5\xa1ablona se lahko dinami\xc4\x8dno rekonfigurira v nekaj sekundah, sestavljanje na \xc5\xa1abloni pa se lahko s tem nadzoruje. Sestavljanje mikro-velikostnih hidrogelov, celic, z nevroni zasajenih mikro-nosilcev in celi\xc4\x8dnih sferoidov v raznolike periodi\xc4\x8dne in simetri\xc4\x8dne strukture so dokazali in dosegli dobro celi\xc4\x8dno viabilnost. Tvorbo 3D \xc5\xbeiv\xc4\x8dnega omre\xc5\xbeja so dosegli po 14 dneh tkivne kulture.\n_START_SECTION_\nAditivna izdelava\n_START_PARAGRAPH_\nS 3D tiskanjem bi bilo mogo\xc4\x8de dose\xc4\x8di natisk celotnih organov ali celo organizmov. Nedavna inovativna metoda sestavljanja\xc2\xa0uporablja mehanizem brizgalnega tiskanja za izdelavo natan\xc4\x8dnih slojev celic v matriki termoreverzibilnega gela. Endotelijske celice, ki oblagajo krvne \xc5\xbeile, so natisnili v obliki nalo\xc5\xbeenih obro\xc4\x8dev, ki so se po inkubaciji zdru\xc5\xbeili v cev._NEWLINE_Mnogi projekti se ukvarjajo z izdelavo tridimenzionalnih in visoko natan\xc4\x8dnih modelov biolo\xc5\xa1kih sistemov, kot so hitre metode za izdelavo tkiv in celo celotnih organov s 3D tiskanjem, ki vklju\xc4\x8duje tiskanje nosilca in celic po slojih v delujo\xc4\x8de tkivo ali organ.\xc2\xa0Ta tehnologija bo v prihodnje verjetno omogo\xc4\x8dila proizvodnjo jeter za presaditve ter razne biolo\xc5\xa1ke raziskave._NEWLINE_Pred kratkim se je pojavila metoda "procesiranja z ve\xc4\x8d fotoni" (MPP "Multi-Photon Processing") za in vivo\xc2\xa0preskuse z osnovanjem\xc2\xa0umetnih hrustan\xc4\x8dnih konstruktov. Ex vivo\xc2\xa0histolo\xc5\xa1ka preiskava je pokazala, da dolo\xc4\x8dena geometrija por (nosilci, mikrostrukturirani kot hibrid organsko-anorgansko s heksagonalnimi porami) in rast hondrocitov pred vsaditvijo izbolj\xc5\xa1a delovanje izdelanih 3D nosilcev. Dose\xc5\xbeena biokompatibilnost je bila primerljiva s komercialno dostopnimi kolagenskimi membranami.\n_START_SECTION_\n\xc2\xbbScaffolding\xc2\xab\n_START_PARAGRAPH_\nLeta 2013 so z metodo 3D postavljanja odrov (\xc2\xbbscaffolding\xc2\xab) iz komercialnih \xc5\xbeelatinastih proteinov v razli\xc4\x8dnih konfiguracijah izdelali pankreati\xc4\x8dne organoide. Skupki malega \xc5\xa1tevila celic so v tednu proliferirali do 40.000 celic, ki so izdelovale prebavne encime ali hormone, kot je insulin, in se samodejno organizirale v razvejan organoid, ki spominja na trebu\xc5\xa1no slinavko._NEWLINE_Celice so ob\xc4\x8dutljive na okolje, kot je okorelost gela in stik z drugimi celicamo. Samostojne celice ne pre\xc5\xbeivijo, potrebna je bila bli\xc5\xbeina \xc5\xa1tirih celic, da se je organoid razvil. Prilagoditve medija so vodile do votlih sfer, ki so bile sestavljene iz predhodnikov (progenitorjev) trebu\xc5\xa1ne slinavke, ali kompleksnih organoidov, ki se spontano morfolo\xc5\xa1ko preobrazijo oz. diferenciirajo v trebu\xc5\xa1no slinavko. Vzdr\xc5\xbeevanje in \xc5\xa1iritev pankreati\xc4\x8dnih progenitorjev potrebuje aktivno signaliziranje Notch in FGF._NEWLINE_Organoidi predstavljajo potencial kot majhni organi za presku\xc5\xa1anje zdravilnih\xc2\xa0u\xc4\x8dinkovin in proizvodnjo inzulina.\n_START_SECTION_\nTkivne kulture\n_START_PARAGRAPH_\nV mnogih primerih zahteva izdelava funkcionalnega tkiva in biolo\xc5\xa1kih struktur stalno skrb za celi\xc4\x8dno kulturo za spodbujanje pre\xc5\xbeivetja in povzro\xc4\x8ditev funkcionalnosti. V ve\xc4\x8dini primerov je treba skrbeti za kisik, pH, vla\xc5\xbenost, temperaturo, hranila in osmotski pritisk._NEWLINE_Pri osnovanih tkivih pa se pojavljajo tudi druge te\xc5\xbeave. V standardni celi\xc4\x8dni kulturi je difuzija edini na\xc4\x8dine transporta hranil in presnovkov. Ko postane kultura ve\xc4\x8dja in kompleksnej\xc5\xa1a, kot so s tkivnim in\xc5\xbeenirstvom zasnovana tkiva in organi, se mora izdelati druga\xc4\x8dne mehanizme, kot je stvaritev kapilarnega omre\xc5\xbeja znotraj tkiva._NEWLINE_Druga te\xc5\xbeava je uporaba pravih faktorjev za stimulacijo rasti in indukcijo funkcionalnosti. V mnogih primerih enostavno vzdr\xc5\xbeevanje kulture ne zado\xc5\xa1\xc4\x8da. V\xc4\x8dasih so potrebni tudi rastni dejavniki, hormoni, specifi\xc4\x8dni presnovki ali hranila ter kemi\xc4\x8dni in fizikalni stimulanti. Primer tak\xc5\xa1nih zahtev so celice, ki se odzivajo na spremembo parcialnega tlaka kisika kot del normalnega razvoja, kot so hondrociti, ki se morajo med razvojem skeleta prilagoditi na razmere z malo kisika ali hipoksijo. Endotelijske celice se prilagodijo na stri\xc5\xbene sile zaradi toka teko\xc4\x8dine v krvnih \xc5\xbeilah. Mehanska stimulacija, kot so pulzi pritiska, so koristni za vsa tkiva v krvo\xc5\xbeilnem sistemu (sr\xc4\x8dne zaklopke, krvne \xc5\xbeile, perikardij).\n_START_SECTION_\nBioreaktorji\n_START_PARAGRAPH_\nBioreaktor pri tkivnem in\xc5\xbeenirstvu je za razliko od industrijskih bioreaktorjev naprava, ki sku\xc5\xa1a stimulirati fiziolo\xc5\xa1ko okolje za promocijo in vitro\xc2\xa0rasti celic in tkiva. Pojem fiziolo\xc5\xa1ko okolje zajema mnoge dejavnike, kot so temperatura, koncentracija kisika in ogljikovega dioksida, pa tudi razne biolo\xc5\xa1ke, kemijske in fizikalne stimulante, zato sistemi pogosto vklju\xc4\x8dujejo uporabo sil in stresa na tkivo ali celo elektri\xc4\x8dnega toka v dvo- ali tridimenzionalni nastavitvi._NEWLINE_V akademskih in industrijskih raziskovalnih ustanova je zna\xc4\x8dilen razvoj bioreaktorja za posnemanje specifi\xc4\x8dnega fiziolo\xc5\xa1kega okolja tkiva, ki ga vzgajajo. Na voljo je tudi ve\xc4\x8d komercialnih bioreaktorjev za splo\xc5\xa1no uporabo in specifi\xc4\x8dno aplikacijo, vklju\xc4\x8dujejo pa tudi kemijske stimulanse ali kombinacijo kemijskih in mehanskih._NEWLINE_Za 3D kulture je na voljo veliko bioreaktorjev. Majhni plasti\xc4\x8dni valjasti, pa tudi velike steklene komore, kjer se lahko nadzira notranja vlaga za namen gojenja celic v treh dimenzijah.\xc2\xa0Bioreaktor vsebuje bioaktivne sinteti\xc4\x8dne materiale, kot je polietilen teriftalatna membrana, za obkolitev celi\xc4\x8dnih sferoidov v okolje, kjer se lahko vzdr\xc5\xbeuje visok nivo hranil. Zlahka se odprejo in zaprejo, da se lahko sferoide vzame ven za testiranje, pri \xc4\x8demer komora vseskozi vzdr\xc5\xbeuje 100\xc2\xa0% vla\xc5\xbenost.\xc2\xa0Tako visoka vla\xc5\xbenost je pomembna za dosego maksimalne celi\xc4\x8dne rasti in funkcionalnosti. Naprava tudi rotira, da je rast zagotovljena enakomerno v vse tri dimenzije._NEWLINE_QuinXell Technologies iz Singapurja\xc2\xa0je razvil bioreactor TisXell Biaxial Bioreactor, ki je zasnovan posebej za namen tkivnega in\xc5\xbeenirstva. Gre za prvi bioreaktor na svetu s sferi\xc4\x8dno stakleno komoro, ki rotira po dveh oseh, kar posnema rotacijo fetusa v maternici, spodbujevalno okolje za tkivno rast._NEWLINE_MC2 Biotek so razvili bioreaktor ProtoTissue, ki zagotavlja visok nivo kisika v celi\xc4\x8dni komori s plinsko izmenjavo. Ta izbolj\xc5\xa1ava omogo\xc4\x8da normalno\xc2\xa0celi\xc4\x8dno dihanje, kar prispeva k rasti celic.\n_START_SECTION_\nTvorba dolgih vlaken\n_START_PARAGRAPH_\nLeta 2013 je skupina iz Univerze v Tokiu razvila s celicami nalo\xc5\xbeena vlakna, dolga do metra, debela pa 100 mikrometrov.\xc2\xa0Izdelali so jih z mikrofluidno napravo, ki tvori dvojni koaksialni laminarni tok s tremi "plastmi" (celice v medceli\xc4\x8dnini, hidrogelni ovoj, nazadnje pa tudi raztopina kalcijevega klorida). Zasajene celice ostanejo nekaj dni ovite v hidrogel, potem pa se ovoj odstrani z viabilnimi celi\xc4\x8dnimi vlakni. V jedro medceli\xc4\x8dnine so vstavili miocite, endotelijske celice, \xc5\xbeiv\xc4\x8dna vlakna in epotelijske celice. Pokazali so, da je izdelana vlakna mo\xc4\x8d splesti v tkivo ali organ podobno kot pri pletenju tkanine. Vlaknasta morfologija predstavlja alternativo tradicionalnim nosilcem, mnogi organi (kot so mi\xc5\xa1ice) pa so sestavljeni prav iz vlaken.\n_START_SECTION_\nBioumetni organi\n_START_PARAGRAPH_\nUmetni organ je umetna naprava, vsajena ali vklju\xc4\x8dena v \xc4\x8dloveka z namenom zamenjave naravnega organa, ki ima okrnjeno eno ali ve\xc4\x8d funkcij, za hitro povrnitev pacienta v normalno \xc5\xbeivljenje. Zamenjana funkcija ni vedno nujna za pre\xc5\xbeivetje, v ve\xc4\x8dini primerov pa je. Kon\xc4\x8dni cilj tkivnega in\xc5\xbeenirstva je izdelava takoj dostopnih bioumetnih organov in regeneracija po\xc5\xa1kodovanih tkiv v telesu. S tkivnim in\xc5\xbeenirstvom raziskovalci izdelujejo vse kompleksnej\xc5\xa1a tkiva za uspe\xc5\xa1no izdelavo bioumetnega organa iz pacientovih mati\xc4\x8dnih celic. Veliko raziskav poteka v smeri razumevanja celi\xc4\x8dnega mikrookolja.'