211service.com
Pěstování orgánů a pomoc při hojení ran
Pružná nová tkanina vyrobená spojením proteinů nalezených ve svalové tkáni by mohla poskytnout lešení pro růst nových orgánů. Dalo by se také použít jako povlak na obvazy, aby se rány hojily rychle as menšími jizvami. Tkanina byla vyrobena v laboratoři Kevin Kit Parker , profesor na Harvard's School of Engineering and Applied Science.
Proteinový vzorec: Toto počítačové vykreslení ukazuje vlnky na tkanině vyrobené z proteinu. Takové tkaniny by mohly být použity jako lešení pro pěstování orgánů.
Když v těle vyroste nová tkáň, buňky vylučují fibronektin – silný, pružný typ proteinu, který funguje jako podpůrné lešení. Tvar a struktura, kterou fibronektin přijímá, řídí následný růst nových buněk a dává výsledné tkáni správný tvar.
Parkerův tým vytváří tkaninu ukládáním molekul fibronektinu na povrch polymeru odpuzujícího vodu. To způsobí, že se proteiny, které jsou normálně svázané, rozpletou. Dále je proteinová vrstva vyražena na rozpustnou, vodu přitahující polymerovou fólii na vrchu kusu skla. Přidáním vody a zahřátím směsi na pokojovou teplotu se proteiny spojí a vytvoří látku. Také rozpouští polymer, takže tkaninu lze sloupnout a shromáždit.
Tým vyrobil vzorky materiálu o tloušťce 10 nanometrů a šířce asi 2,5 centimetru. Vědci mohou řídit architekturu a mechanické vlastnosti tkaniny pomocí různých proteinů nebo změnou způsobu, jakým jsou zarovnány.
Různé výzkumné skupiny vyvíjejí způsoby, jak pěstovat náhradní tkáň v laboratoři, ale velkou výzvou je poskytnout správný směr pro růst nových buněk. Výzkumníci již dříve vytvořili buněčné lešení proplachováním živých buněk z odebraných jater a srdcí a vytvořením buněčných skeletů vyrobených z polymerů.
Vybudováním nového lešení od proteinu nahoru může Parkerův tým naprogramovat směrová vodítka do architektury lešení, a tak nasměrovat růst buněk požadovaným směrem. Použití přírodních proteinů spíše než syntetických polymerů nebo decelulárních orgánů snižuje pravděpodobnost, že nová tkáň bude po implantaci odmítnuta.
V jednom experimentu výzkumný tým pěstoval buňky srdečního svalu na kousku hotové látky. Tkanina způsobila, že se svalové buňky spojily a vytvořily tkáň, která při elektrické stimulaci tloukla po dobu jednoho týdne.
Je to velmi chytrý přístup, říká Juan Hinestroza , odborný asistent a ředitel Textiles Nanotechnology Laboratory na Cornell University. Ovládání architektury lešení je opravdu, opravdu neotřelé. A škálovatelnost – můžete ji použít k vytváření větších vzorů.
Kromě budování trojrozměrných lešení pro rekonstrukci orgánů by nová látka mohla být zapuštěna do obvazů, což urychlilo hojení ran a minimalizovalo tvorbu jizev.
Materiál by mohl najít i další neotřelá využití. Zajímavou vlastností je jeho neobvyklá elasticita. Protein fibronektin, který tvoří základní vlákno tkaniny, je součástí molekulárního aparátu, který umožňuje svalům kontrakci a relaxaci.
[Fibronektin] je stlačen jako pružina, když stahujete sval, a když se uvolníte, tlačí ho zpět, říká Parker. Tato struktura dodává látce její pružnost a umožňuje její natažení až na 18násobek původní délky. Když látku zatáhnete, rozložíte proteiny, čímž získáte další sílu, říká Parker.
Parkerův tým zkoumá mechanické vlastnosti nové tkaniny a zkoumá její pevnost a pružnost. Nová metoda ražení by jim mohla umožnit vyrábět větší a složitější látky. Základní technologie nefunguje, říká Parker. Nyní musíme usnadnit aplikace spinout.