2023 Հեղինակ: Sophia Otis | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-05-21 01:49
Հյուսվածքների ճարտարագիտությունը վաղուց խոստանում է նոր օրգաններ կառուցել՝ վնասված լյարդին, արյան անոթներին և մարմնի այլ մասերին փոխարինելու համար: Այնուամենայնիվ, հիմնական խոչընդոտներից մեկն այն է, որ բջիջները աճեցվեն լաբորատոր ափսեի մեջ՝ հարթ շերտերի փոխարեն 3D ձևեր ձևավորելու համար:
MIT-Հարվարդի Առողջապահական գիտությունների և տեխնոլոգիաների բաժնի (HST) հետազոտողները այս մարտահրավերը հաղթահարելու նոր միջոց են գտել՝ կենդանի բջիջները խորանարդի մեջ պարփակելով և դրանք դասավորելով 3D կառուցվածքների մեջ, ինչպես երեխան բլոկներից շենքեր կկառուցի։
Նոր տեխնիկան, որը կոչվում է «micromasonry», օգտագործում է գելանման նյութ, որը գործում է բետոնի պես՝ կապելով բջջային «աղյուսները», երբ այն կարծրանում է: Ալի Խադեմհոսեյնին, HST-ի օգնական պրոֆեսորը և HST-ի նախկին հետդոկտոր Խավիեր Գոմես Ֆերնանդեսը նկարագրում են աշխատանքը Advanced Materials ամսագրում առցանց հրապարակված աշխատության մեջ:
Բջջային փոքրիկ աղյուսները ներուժ ունեն արհեստական հյուսվածքներ կամ այլ տեսակի բժշկական սարքեր կառուցելու համար, ասում է Ջենիֆեր Էլիսեֆը, Ջոնս Հոփկինսի համալսարանի կենսաբժշկական ճարտարագիտության դոցենտ, ով ներգրավված չէր հետազոտության մեջ: «Նրանք շատ էլեգանտ են և մեծ ճկունություն ունեն, թե ինչպես եք դրանք աճեցնում», - ասում է նա: «Դա շատ կրեատիվ է»:
Վերահսկվող կառուցվածք
Հյուսվածքների ճարտարագիտության համար առանձին բջիջներ ստանալու համար հետազոտողները պետք է նախ բաժանեն հյուսվածքը՝ օգտագործելով ֆերմենտներ, որոնք մարսում են արտաբջջային նյութը, որը սովորաբար բջիջները միասին է պահում:Այնուամենայնիվ, երբ բջիջները ազատ են, դժվար է դրանք հավաքել այնպիսի կառուցվածքների մեջ, որոնք ընդօրինակում են բնական հյուսվածքի միկրոճարտարապետությունը:
Որոշ գիտնականներ հաջողությամբ կառուցել են պարզ հյուսվածքներ, ինչպիսիք են մաշկը, աճառը կամ միզապարկը կենսաքայքայվող փրփուրի փայտամածների վրա: «Դա աշխատում է, բայց հաճախ զուրկ է վերահսկվող միկրոճարտարապետությունից», - ասում է Խադեմհոսեյնին, ով նաև Բրիգամ և Կանանց հիվանդանոցի ասիստենտ է: «Դուք չեք ստանում հյուսվածքներ նույն բարդությամբ, ինչ նորմալ հյուսվածքները»:
HST-ի հետազոտողները կառուցել են իրենց «կենսաբանական լեգոները»՝ բջիջները պարփակելով պոլիէթիլեն գլիկոլ (PEG) կոչվող պոլիմերում, որն ունի բազմաթիվ բժշկական կիրառումներ: Պոլիմերի նրանց տարբերակը հեղուկ է, որը դառնում է գել, երբ լուսավորվում է, հետևաբար, երբ PEG-ով ծածկված բջիջները ենթարկվում են լույսի, պոլիմերը կարծրանում է և բջիջները պարուրում է 100-ից մինչև 500 միլիոներորդական մետր երկարությամբ բջիջները:
Հենց բջիջները լինեն խորանարդի տեսքով, դրանք կարող են դասավորվել հատուկ ձևերով՝ օգտագործելով PDMS-ից պատրաստված կաղապարներ՝ սիլիցիումի վրա հիմնված պոլիմեր, որն օգտագործվում է բազմաթիվ բժշկական սարքերում:Ե՛վ ձևանմուշը, և՛ բջջային խորանարդները կրկին պատված են PEG պոլիմերով, որը գործում է որպես սոսինձ, որը պահում է խորանարդները, քանի որ դրանք ամուր փակվում են փայտամածի մակերեսի վրա:
Խորանարդները ճիշտ դասավորելուց հետո նորից լուսավորվում են, և խորանարդները իրար պահող հեղուկը պնդանում է։ Երբ կաղապարը հանվում է, խորանարդները պահպանում են իրենց նոր կառուցվածքը։
Գոմես Ֆերնանդեսը և Խադեմհոսեյնին օգտագործել են այս մեթոդը խողովակներ կառուցելու համար, որոնք կարող են գործել որպես մազանոթներ՝ պոտենցիալ օգնելով հաղթահարել ինժեներական օրգանների հետ կապված ամենադժվար խնդիրներից մեկը՝ անմիջական արյան մատակարարման բացակայությունը: «Եթե դուք օրգան եք կառուցում, բայց չեք կարողանում սննդանյութեր ապահովել, այն կմեռնի», - ասում է Գոմես Ֆերնանդեսը, որն այժմ Հարվարդի հետդոկտորանտ է: Նրանք հույս ունեն, որ իրենց աշխատանքը կարող է նաև հանգեցնել արհեստական լյարդի կամ սրտի հյուսվածքի ստեղծման նոր միջոցի:
Այլ հետազոտողներ մշակել են մի տեխնիկա, որը կոչվում է օրգանների տպագրություն՝ բարդ 3-D հյուսվածքներ ստեղծելու համար, սակայն այդ գործընթացը պահանջում է ռոբոտային մեքենա, որը լայն կիրառություն չունի:Նոր տեխնիկան որևէ հատուկ սարքավորում չի պահանջում։ «Դուք կարող եք դա վերարտադրել ցանկացած լաբորատորիայում», - ասում է Գոմես Ֆերնանդեսը: «Դա շատ պարզ է»:
Այն կետին հասնելու համար, որտեղ այս ինժեներական հյուսվածքները կարող են դառնալ կլինիկական օգտակար, «կարճաժամկետ հաջորդ քայլն իսկապես դիտարկել է տարբեր բջիջների տեսակները և հյուսվածքների աճի կենսունակությունը», - ասում է Էլիսեֆը: Հետազոտողները հիմա դա անում են, և նրանք նաև ուսումնասիրում են տարբեր պոլիմերների օգտագործումը, որոնք կարող են փոխարինել PEG-ին և ավելի շատ վերահսկել բջիջների տեղադրումը:
