Sztuczne narządy mogą wreszcie otrzymać dopływ krwi

Naukowcy z Harvardu twierdzą, że w tym, co może być przełomem w tworzeniu sztucznych narządów, stworzyli tkankę przeplataną naczyniami krwionośnymi.

Warstwy żywe: Naukowcy z Harvardu demonstrują swoją metodę tworzenia unaczynionych konstrukcji tkankowych, drukując naładowane komórkami atramenty w warstwowym zygzakowatym wzorze.

Wykorzystując specjalnie zbudowaną czterogłowicową drukarkę 3D i znikający atrament, materiałoznawca Jennifer Lewis a jej zespół stworzył łatę tkanki zawierającą komórki skóry i biologiczny materiał strukturalny przeplatany strukturami podobnymi do naczyń krwionośnych. Zgłoszone przez zespół w Zaawansowane materiały , tkanka jest pierwszą tkanką wytworzoną za pomocą druku 3D i zawiera potencjalnie funkcjonalne naczynia krwionośne osadzone wśród wielu typów komórek o różnych wzorach.

W ostatnich latach naukowcy poczynili imponujące postępy w budowaniu tkanek i struktur podobnych do narządów w laboratorium. Cienkie sztuczne tkanki, takie jak tchawica wyhodowana z własnych komórek pacjenta, są już stosowane w leczeniu pacjentów (patrz Organy produkcyjne). W innych bardziej wstępnych przykładach naukowcy wykazali, że określone warunki hodowli mogą skłonić komórki macierzyste do wzrostu w samoorganizujących się strukturach przypominających rozwijający się mózg, kawałek wątroby lub część oka (patrz Badacze rosną trójwymiarowe ludzkie tkanki mózgowe , szczątkowa wątroba wyrasta z komórek macierzystych i rosnących gałek ocznych ). Ale bez względu na metodę budowy, wszystkie projekty regeneracyjne napotykają tę samą ścianę, gdy próbuje się budować grubsze i bardziej złożone tkanki: brak naczyń krwionośnych.

Grupa Lewisa rozwiązała problem, tworząc puste, rurkowate struktury w siatce drukowanych komórek za pomocą atramentu, który upłynnia się podczas stygnięcia. Tkanka jest budowana warstwami przez drukarkę 3D. Atrament na bazie żelatyny działa jak macierz zewnątrzkomórkowa — strukturalna mieszanka białek i innych cząsteczek biologicznych, która otacza komórki w ciele. Dwa inne atramenty zawierały materiał żelatynowy i komórki skóry myszy lub człowieka. Wszystkie te atramenty są wystarczająco lepkie, aby zachować swoją strukturę po nałożeniu przez drukarkę.

Trzeci atrament z zachowaniem sprzecznym z intuicją pomógł zespołowi stworzyć puste rurki. Ten atrament ma konsystencję podobną do galaretki w temperaturze pokojowej, ale po schłodzeniu upłynnia się. Zespół wydrukował między innymi ślady tego atramentu. Po schłodzeniu płata zadrukowanej tkanki naukowcy zastosowali lekkie podciśnienie, aby usunąć specjalny atrament, pozostawiając puste kanały w strukturze. Następnie komórki, które normalnie wyścielają naczynia krwionośne w ciele, mogą zostać wprowadzone do kanałów.

Zbudowanie rzeczywistych tkanek lub narządów zastępczych dla pacjentów jest odległym celem, ale zespół już go rozważa. Uważamy, że jest to bardzo fundamentalny krok i uważamy, że będzie to miało zasadnicze znaczenie dla drukowania lub regeneracji narządów, mówi Lewis, który jest członkiem Instytutu Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering na Uniwersytecie Harvarda.

Najmniejsze wydrukowane kanały miały średnicę około 75 mikrometrów, czyli znacznie więcej niż maleńkie naczynia włosowate, które wymieniają składniki odżywcze i odpady w całym ciele. Istnieje nadzieja, że ​​metoda drukowania 3D ustali ogólną architekturę naczyń krwionośnych w sztucznej tkance, a następnie wraz z resztą tkanki rozwiną się mniejsze naczynia krwionośne. Postrzegamy to jako metodę drukowania większych naczyń; potem chcemy wykorzystać biologię do wykonania reszty pracy, mówi Lewis.

ukryć