211service.com
Konstgjorda organ kan äntligen få blodtillförsel
I vad som kan vara ett avgörande genombrott för att skapa konstgjorda organ, säger Harvard-forskare att de har skapat vävnad sammanflätad med blodkärl.
Levande lager: Harvard-forskare demonstrerar sin metod för att skapa vaskulariserade vävnadskonstruktioner genom att trycka cellladdat bläck i ett lager sicksackmönster.
Med hjälp av en specialbyggd 3-D-skrivare med fyra huvuden och ett försvinnande bläck, materialforskare Jennifer Lewis och hennes team skapade en vävnadsfläck som innehåller hudceller och biologiskt strukturellt material sammanvävt med blodkärlliknande strukturer. Rapporterade av teamet i Avancerade material , är vävnaden den första som gjorts genom 3-D-utskrift som inkluderar potentiellt funktionella blodkärl inbäddade bland flera, mönstrade celltyper.
Under de senaste åren har forskare gjort imponerande framsteg i att bygga vävnader och organliknande strukturer i labbet. Tunna konstgjorda vävnader, såsom en luftstrupe odlad från en patients egna celler, används redan för att behandla patienter (se Tillverkning av organ). I andra mer preliminära exempel har forskare visat att specifika odlingsförhållanden kan driva stamceller att växa till självorganiserade strukturer som liknar en utvecklande hjärna, lite av en lever eller en del av ett öga (se Forskare odlar 3-D Human Brain Tissues , En rudimentär lever odlas från stamceller och växande ögonglober). Men oavsett konstruktionsmetod har alla regenerativa projekt stött på samma vägg när man försöker bygga tjockare och mer komplexa vävnader: brist på blodkärl.
Lewis grupp löste problemet genom att skapa ihåliga, rörliknande strukturer inom ett nät av tryckta celler med hjälp av ett bläck som flyter när det svalnar. Vävnaden byggs av 3-D-skrivaren i lager. Ett gelatinbaserat bläck fungerar som extracellulär matris - den strukturella blandningen av proteiner och andra biologiska molekyler som omger celler i kroppen. Två andra bläck innehöll gelatinmaterialet och antingen mus- eller mänskliga hudceller. Alla dessa bläck är tillräckligt viskösa för att behålla sin struktur efter att ha lagts ner av skrivaren.
Ett tredje bläck med kontraintuitivt beteende hjälpte teamet att skapa de ihåliga rören. Detta bläck har en Jell-O-liknande konsistens vid rumstemperatur, men när det kyls blir det flytande. Teamet skrev ut spår av detta bläck bland de andra. Efter att ha kylt lappen av tryckt vävnad applicerade forskarna ett lätt vakuum för att ta bort det speciella bläcket och lämnade efter sig tomma kanaler i strukturen. Sedan kan celler som normalt kantar blodkärl i kroppen infunderas i kanalerna.
Att bygga faktiska ersättningsvävnader eller organ för patienter är ett avlägset mål, men ett som teamet redan väger. Vi tror att det är ett mycket grundläggande steg, och vi tror att det kommer att vara avgörande för organtryck eller regenerering, säger Lewis, som är medlem av Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering vid Harvard University.
De minsta kanalerna som trycktes var cirka 75 mikrometer i diameter, vilket är mycket större än de små kapillärerna som utbyter näringsämnen och avfall i hela kroppen. Förhoppningen är att 3-D-utskriftsmetoden ska sätta den övergripande arkitekturen för blodkärlen i konstgjord vävnad och sedan kommer mindre blodkärl att utvecklas tillsammans med resten av vävnaden. Vi ser detta som en metod för att skriva ut de större kärlen; då vill vi utnyttja biologin för att göra resten av arbetet, säger Lewis.