Wir wissen, dass unsere Organe werden unterstützt durch das Blut. Wir wissen, dass das Blut geliefert wird, um unsere verschiedenen Zellen durch ein Netzwerk von Blutgefäßen. Was wir nicht wissen ist, wie man eine feine dreidimensionale Netzwerk aus Gefäßen im Labor biotechnologisch hergestellten Gewebe. Forscher an der Vanderbilt University einen Hinweis gefunden, in einer unwahrscheinlichen Quelle: cotton candy. Sie gerade veröffentlichten Ihre Ergebnisse in Advanced Healthcare Materials.
Labs haben für eine lange Zeit gewachsene Zellen in dünnen Blätter auf Wasser-basierte Gele Hydrogele genannt. Die Gele haben die Aufgabe, die Bereitstellung von Nährstoffen und die Verschwendung, aber nur bei sehr engen Spanne. Wissenschaftler Schwierigkeiten bei der Erstellung der Kapillar-Netzwerke, die erforderlich wäre, um die Unterstützung dickere Gewebe. Zellen beginnen zu bilden Kapillaren, aber diese Kapillaren sind langsam wachsende und oft zu groß.
Jedes Gewebe cut-off von diesem support-Netzwerk, sterben würde. Diese Tatsache frustriert jedes Labor versucht zu wachsen, biotechnologisch hergestellten Gewebe. Um Gewebe für die Stärke benötigt, für Organe, labs hätte schaffen eine unglaublich komplexe Netzwerk aus feinen Kanälen—etwas mit fast einer Zuckerwatte in der Konsistenz.
Dieser Vergleich zu Baumwolle Süßigkeiten inspiriert lead-Autor Leon Bellan zu gehen und kaufen eine Zuckerwatte-Maschine von Target, wobei es zu spin out seine eigenen threads. Er fand Sie waren etwa die gleiche Größe wie die Kapillaren unter der Größe eines menschlichen Haares—so dass dies eine vielversprechende Methode für den Aufbau dieser wichtigen channel-Strukturen. Ein Punkt für Zucker.
Leider, Zucker ist nicht die Antwort auf alle Probleme des Lebens. Es entsteht ein Netzwerk von Kanälen, die Sie unterstützen könnte-Zellen, aber es löst sich zu leicht. So die Forscher beiseite die Zuckerwatte-Maschine und entwickelt etwas mehr spezialisiert. Sie kam mit einer Maschine, die arbeitete in einer ähnlichen Weise zu dem, Zuckerwatte-Maschinen, mit der Ausnahme, dass anstelle von Spinnen aus Zucker, es spinnt ein polymer namens Poly(N-isopropylacrylamid), oder PNIPAM. PNIPAM wird gesponnen in einer Wolke von Fasern und mit einer Lösung von menschlichen Zellen in der Gelatine (nicht-hydrogel) bekommt übergossen. Schließlich die Gelatine härtet.
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All dies geschieht auf 98.6 Grad fahrenheit. Obwohl das ideale Körper-Temperatur, die Hitze ist nicht zum Wohle der Zellen—es ist zum Wohle des PNIPAM. Das polymer ist unlöslich in Wasser, wenn warm, aber wenn es fällt unter die 32 Grad, als es plötzlich schmilzt. Wenn es schmilzt, es hinterlässt einen dichten, ausgedehnten Netzwerk von Kanälen in den großen Klumpen von Zellen, durch die Sauerstoff und Nährstoffen mit Flüssigkeit gepumpt werden kann. Dies könnte für Gewebe so dick, wie irgend jemand muss Sie sein.
“Einige Leute in dem Bereich denke, dieser Ansatz ist ein wenig verrückt”, sagte Bellan in einer Erklärung. “Aber jetzt haben wir gezeigt, wir können mit dieser einfachen Technik zu machen mikrofluidischen Netzwerken, imitieren die dreidimensionalen Kapillar-system im menschlichen Körper in einer Zelle-freundliche Mode. Im Allgemeinen, es ist nicht so schwer zu machen, zwei-dimensionale Netzwerke, aber das hinzufügen der Dritten dimension ist viel härter, mit diesem Ansatz können wir unser system als drei-dimensional, wie wir.”
[Advanced Healthcare Materials, Zuckerwatte-Maschinen, kann die hold-Taste, zur Herstellung künstlicher Organe]
Bild oben:Vinc3PaulS Bild Unten: Bellan Lab / Vanderbilt.