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Échafaudages d'ingénierie tissulaire

1990
  • Robert Langer
  • Joseph Vacanti
Échafaudage biomatériel pour la régénération des tissus dans les sciences médicales.

(generate image for illustration only)

Un échafaudage d'ingénierie tissulaire est une structure biomatériau tridimensionnelle poreuse servant de matrice temporaire pour la régénération tissulaire. Il est conçu pour favoriser l'attachement, la migration, la prolifération et la différenciation cellulaires, guidant ainsi la formation de nouveaux tissus fonctionnels. Ses principales propriétés sont la biocompatibilité, la biodégradabilité, une résistance mécanique adéquate, une porosité élevée et un réseau de pores interconnectés permettant le transport des nutriments et des déchets.

The design of a tissue engineering scaffold is a complex optimization problem. The material choice is critical; natural polymers like collagen and alginate offer excellent biocompatibility but may have poor mechanical properties, while synthetic polymers like poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) and polycaprolactone (PCL) offer tunable degradation rates and mechanical strength. The scaffold’s architecture is equally important. High porosity and an interconnected pore structure are essential for cell infiltration and the diffusion of oxygen, nutrients, and metabolic waste. Pore size must be optimized for the specific cell type to facilitate adhesion and tissue formation. Advanced fabrication techniques are used to control these architectural features. For example, electrospinning uses a high voltage to draw a polymer solution into nanofibers that mimic the natural extracellular matrix (ECM). Additive manufacturing (3D printing) allows for the creation of patient-specific scaffolds with precise geometries derived from medical images like CT scans. Furthermore, scaffolds can be functionalized by incorporating growth factors, signaling molecules, or nanoparticles to actively direct cell behavior. The ideal scaffold degrades via hydrolysis or enzymatic action at a rate that matches the rate of new tissue formation, gradually transferring mechanical load to the nascent tissue until the scaffold is completely replaced by healthy, functional host tissue. Bioreactors are often used to mature these constructs in vitro by providing controlled flow and mechanical stimuli before implantation.

UNESCO Nomenclature: 3201
– Medical sciences

Taper

Dispositif physique

Perturbation

Révolutionnaire

Usage

Emerging Technology

Précurseurs

  • développement de polymères biodégradables comme le pga et le pla pour les sutures
  • progrès dans les techniques de culture cellulaire
  • compréhension des interactions entre les cellules et la matrice extracellulaire (ECM)
  • découvertes des facteurs de croissance et de leurs rôles dans le développement des tissus

Applications

  • régénération des os et du cartilage
  • ingénierie des greffes de peau pour les brûlés
  • création de vaisseaux sanguins et de valves cardiaques
  • réparation des lésions nerveuses à l'aide de conduits de guidage
  • développement d'organes bio-artificiels comme le foie et la vessie

Brevets:

NA

Idées d'innovations potentielles

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Related to: tissue engineering, scaffold, biomaterial, porous, biodegradable, cell adhesion, regeneration, 3d printing, electrospinning, plga.

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Contexte historique

Échafaudages d'ingénierie tissulaire

1969
1976-05-28
1980
1990
1965
1970
1980
1980

(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

Inventions, innovations et principes techniques connexes

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