We weten dat onze organen worden ondersteund door het bloed. We weten dat bloed is geleverd aan onze verschillende cellen door middel van een netwerk van bloedvaten. Wat we niet weten is hoe het maken van een heerlijke drie-dimensionaal netwerk van bloedvaten in het laboratorium voor bio-engineering weefsel. Onderzoekers van de Vanderbilt Universiteit vinden een aanwijzing in een onwaarschijnlijke bron: cotton candy. Alleen ze publiceerden hun resultaten in Geavanceerde Gezondheidszorg Materialen.
Laboratoria hebben voor een lange tijd gekweekte cellen in de dunne lakens op water gebaseerde gel genoemd hydrogels. De gel heeft de taak van het leveren van voedingsstoffen en het wegnemen van afval, maar slechts op zeer korte afstand. Wetenschappers waren het hebben van problemen bij het maken van de capillaire netwerken die nodig zijn ter ondersteuning van dikkere weefsels. Cellen beginnen zich te vormen haarvaten, maar die haarvaten zijn langzaam aan het groeien, en vaak te groot.
Elk weefsel afgesneden van dit ondersteunend netwerk zou sterven. Dit feit gefrustreerd elk lab proberen te groeien bio-engineering weefsel. Om weefsels van de dikte die nodig is voor organen, labs zou hebben voor het maken van een ongelooflijk complex netwerk van fijne kanalen—iets met bijna een suikerspin consistentie.
Deze vergelijking te cotton candy geïnspireerd leiden auteur Leon Bellan om uit te gaan en kopen een suikerspin machine van het Doel, met het draaien van zijn eigen threads. Hij vond ze waren ongeveer van dezelfde grootte als de haarvaten—onder de maat van een menselijke haar—waardoor dit een veelbelovende methode voor het bouwen van alle belangrijke kanaal structuren. Score voor suiker.
Helaas, suiker is niet het antwoord op alle problemen van het leven. Het creëert een netwerk van kanalen dat kan ondersteunen cellen, maar het lost wel erg gemakkelijk. Dus de onderzoekers naast de suikerspin machine ontworpen en iets meer gespecialiseerd. Ze kwam met een apparaat dat werkt op een soortgelijke manier te suikerspin machines, behalve dat in plaats van het draaien van suiker, het duizelt uit een polymeer genaamd Poly(N-isopropylacrylamide), of PNIPAM. PNIPAM wordt gesponnen in een wolk van vezels, en een oplossing van menselijke cellen in gelatine (niet hydrogel) wordt uitgegoten over. Uiteindelijk de gelatine verhardt.
Gesponsord
Dit alles gebeurt op 98.6 graden fahrenheit. Hoewel dat de ideale lichaamstemperatuur, de warmte is niet in het voordeel van de cellen—het is in het voordeel van de PNIPAM. Het polymeer is niet oplosbaar in water als warm, maar als het daalt tot onder de 32 graden, plotseling het smelt weg. Wanneer het smelt, laat het achter een dichte, het uitgebreide netwerk van kanalen in de grote bobbel van cellen, waardoor zuurstof en voedingsstoffen met vloeibaar kan worden gepompt. Dit zou te maken voor weefsels zo dik als iemand ooit heeft ze nodig zijn.
“Sommige mensen in het veld denk dat deze aanpak is een beetje gek,” zei Bellan in een verklaring. “Maar nu we hebben aangetoond dat we gebruik maken van deze eenvoudige techniek te maken microfluidische netwerken die lijken op de drie-dimensionale capillair systeem in het menselijk lichaam in een cel-vriendelijke manier. In het algemeen, het is niet dat moeilijk te maken is twee-dimensionale netwerken, maar het toevoegen van de derde dimensie is veel moeilijker; met deze aanpak kunnen we onze systeem als drie-dimensionale zoals we het graag.”
[Geavanceerde Gezondheidszorg Materialen, suikerspin machines kunnen hold-toets voor het maken van kunstmatige organen]
Bovenste Afbeelding:Vinc3PaulS Onderste afbeelding: Bellan Lab / Vanderbilt.