Funksional insan orqanlarının bədəndən kənarda böyüməsi uzun müddətdir axtarılan orqan transplantasiyası təbabətinin “müqəddəs qülləsidir”. Harvardın Wyss Bioloji Tədqiqatlı Mühəndislik İnstitutunun və Con A. Paulson Mühəndislik və Tətbiqi Elmlər Məktəbinin (SEAS) yeni tədqiqatı bu axtarışı tamamlanmağa bir böyük addım yaxınlaşdırır.

Alimlər qrupu, hamar əzələ hüceyrələrindən və insanın içərisinə daxil edilmiş mayenin axdığı içi boş “nüvəni” əhatə edən endotel hüceyrələrindən ibarət fərqli bir “qabıq”a malik olan bir-birinə bağlı qan damarlarından ibarət 3D çaplı damar şəbəkələrinin yeni üsulunu yaratdılar. ürək toxuması. Bu damar arxitekturası təbii olaraq meydana gələn qan damarlarını yaxından təqlid edir və implantasiya edilə bilən insan orqanlarının istehsalına doğru əhəmiyyətli irəliləyiş göstərir.

Nailiyyət Advanced Materials -da dərc olunub .

“Əvvəlki işimizdə canlı hüceyrə matrisi daxilində içi boş kanalların naxışlanması üçün “funksional toxumada qurban yazısı” (SWIFT) kimi tanınan yeni 3D bioçap metodu işləyib hazırladıq. Burada bu metoda əsaslanaraq koaksial SWIFT (koaksial SWIFT) tətbiq edirik. SWIFT) yerli qan damarlarında tapılan çox qatlı arxitekturanı əks etdirir, bu, bir-biri ilə əlaqəli endotelin əmələ gəlməsini asanlaşdırır və qan axınının daxili təzyiqinə tab gətirmək üçün daha möhkəmdir,” ilk müəllif Paul Stankey, SEAS laboratoriyasında aspirant dedi. -baş müəllif və Wyss Core fakültəsinin üzvü Jennifer Lewis, Sc.D.

Komanda tərəfindən hazırlanmış əsas yenilik çap damarlarını təşkil edən “mürəkkəblər” üçün müstəqil idarə olunan iki maye kanalı olan unikal nüvəli qabıqlı nozzle idi: kollagen əsaslı qabıq mürəkkəbi və jelatin əsaslı əsas mürəkkəb. Başlığın daxili əsas kamerası qabıq kamerasından bir qədər kənara çıxır ki, burun perfuziya vasitəsilə insan toxumalarının və orqanlarının kifayət qədər oksigenləşməsi üçün bir-biri ilə əlaqəli budaqlanan şəbəkələr yaratmaq üçün əvvəllər çap edilmiş damarı tam deşdirə bilsin. Çap sürətini və ya mürəkkəb axını sürətini dəyişdirərək çap zamanı qabların ölçüsü dəyişdirilə bilər.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=135&slotname=8188791252&adk=2329133447&adf=1857921027&pi=t.ma~as.8188791252&w=540&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1723057922&rafmt=11&format=540×135&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2024-08-3d-blood-vessels-artificial-closer.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTAuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTI3LjAuNjUzMy45OSIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJOb3QpQTtCcmFuZCIsIjk5LjAuMC4wIl0sWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTI3LjAuNjUzMy45OSJdLFsiQ2hyb21pdW0iLCIxMjcuMC42NTMzLjk5Il1dLDBd&dt=1723057869158&bpp=2&bdt=250&idt=485&shv=r20240801&mjsv=m202408010101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3D8bcf1a0eb299db4a%3AT%3D1722782765%3ART%3D1723057668%3AS%3DALNI_MYcaYdsjTF9D4M7ctgnS3cs0qc0zw&eo_id_str=ID%3Df29dc86762273866%3AT%3D1722782765%3ART%3D1723057668%3AS%3DAA-AfjZCrNPyHdvWDe1YYImBU52o&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=8061062524503&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=900&u_w=1440&u_ah=860&u_aw=1440&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=347&ady=2131&biw=1423&bih=739&scr_x=0&scr_y=0&eid=44759875%2C44759926%2C44759837%2C31085722%2C95334528%2C95334830%2C95337868%2C95339649%2C31085851%2C31084184%2C95339230%2C95336266%2C31078663%2C31078665%2C31078668%2C31078670&oid=2&pvsid=4077769116617344&tmod=538320700&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1440%2C0%2C1440%2C860%2C1440%2C739&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=0&psd=W251bGwsbnVsbCwibGFiZWxfb25seV80IiwxXQ..&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=53584

Yeni co-SWIFT metodunun işlədiyini təsdiqləmək üçün komanda əvvəlcə çox qatlı qablarını şəffaf dənəvər hidrogel matrisinə çap etdi. Daha sonra onlar canlı əzələ toxumasının sıx, lifli strukturunu təkrarlayan məsaməli kollagen əsaslı materialdan ibarət olan uPOROS adlı yeni yaradılmış matrisə damarları çap etdilər. Onlar bu hüceyrəsiz matrislərin hər ikisində budaqlanan damar şəbəkələrini uğurla çap edə bildilər. Bu biomimetik damarlar çap edildikdən sonra matris qızdırıldı ki, bu da matrisdəki kollagen və qabıq mürəkkəbinin çarpaz bağlanmasına və qurbanlıq jelatin əsas mürəkkəbin əriməsinə səbəb oldu ki, bu da onun asanlıqla çıxarılmasına imkan verdi və nəticədə açıq, keçirici damarlar yarandı.

Daha bioloji cəhətdən uyğun materiallara keçərək, komanda insan qan damarlarının xarici təbəqəsini təşkil edən hamar əzələ hüceyrələri (SMCs) ilə infuziya edilmiş qabıq mürəkkəbindən istifadə edərək çap prosesini təkrarladı. Jelatin əsas mürəkkəbi əritdikdən sonra insan qan damarlarının daxili təbəqəsini meydana gətirən endotel hüceyrələrini (EC) onların damar sisteminə perfuziya etdilər. Yeddi günlük perfuziyadan sonra həm SMC-lər, həm də EK-lər canlı idi və damar divarları kimi fəaliyyət göstərdilər – EC-ləri olmayanlara nisbətən damarların keçiriciliyində üç dəfə azalma oldu.

Nəhayət, onlar öz üsullarını canlı insan toxumasında sınaqdan keçirməyə hazır idilər. Onlar yüz minlərlə ürək orqanının tikinti bloklarını (OBB) – sıx hüceyrə matrisinə sıxışdırılmış insan ürək hüceyrələrinin döyüntüsündən ibarət kiçik kürələri inşa etdilər. Sonra, co-SWIFT-dən istifadə edərək, ürək toxumasına biomimetik damar şəbəkəsi çap etdilər. Nəhayət, onlar qurbanlıq əsas mürəkkəbi çıxardılar və SMC yüklü damarlarının daxili səthini perfuziya vasitəsilə EC-lərlə səpdilər və performanslarını qiymətləndirdilər.

Bu çap olunmuş biomimetik damarlar nəinki insan qan damarlarının xarakterik ikiqatlı strukturunu nümayiş etdirdi, həm də qanı təqlid edən maye ilə beş günlük perfuziyadan sonra ürək OBB-ləri sinxron döyünməyə başladı – bu sağlam və funksional ürək toxumasının göstəricisidir. Dokular ümumi ürək dərmanlarına da cavab verdi – izoproterenol onların daha sürətli döyünməsinə səbəb oldu və blebbistatin onların döyülməsini dayandırdı. Komanda hətta 3D-çap üsulu ilə real xəstənin sol koronar arteriyasının budaqlanan damarlarının modelini OBB-lərə çevirərək, onun fərdiləşdirilmiş tibb üçün potensialını nümayiş etdirdi.

“Biz real xəstənin məlumatlarına əsaslanaraq sol koronar arteriyanın damar sisteminin modelini uğurla 3D-çap edə bildik ki, bu da SWIFT-in xəstəyə xas, vaskulyarlaşdırılmış insan orqanlarının yaradılması üçün potensial faydasını nümayiş etdirir” dedi. o, eyni zamanda SEAS-da Bioloji cəhətdən ilhamlanmış mühəndislik üzrə Hansjörg Wyss professorudur.

Gələcək işlərdə Lyuisin komandası insan qan damarlarının strukturunu mikromiqyasda daha tam şəkildə təkrarlamaq və laboratoriyada yetişdirilən toxumaların funksiyasını artırmaq üçün kapilyarların öz-özünə yığılmış şəbəkələrini yaratmağı və onları 3D çap olunmuş qan damar şəbəkələri ilə inteqrasiya etməyi planlaşdırır.

“Laboratoriyada funksional canlı insan toxumalarının mühəndisləşdirilməsinin çətin olduğunu söyləmək çətin deyil. Mən bu komandanın insan ürək toxumalarını məğlub edərək canlı içərisində daha yaxşı qan damarları qura bildiklərini sübut etməkdə göstərdiyi qətiyyət və yaradıcılıqla fəxr edirəm. Mən baxıram. Bir gün laboratoriyada yetişdirilmiş toxumaların xəstələrə implantasiyası axtarışlarında davamlı uğurları üçün irəliləyəcəklər ” dedi Wyss-in təsisçi direktoru, MD, Ph.D. Donald İnqber. İnqber həm də HMS və Boston Uşaq Xəstəxanasında Vaskulyar Biologiya üzrə Yəhuda Folkman Professoru və SEAS-da Bioloji Mühəndislik üzrə Hansjörg Wyss professorudur.

Sənədin əlavə müəllifləri arasında Katharina Kroll, Alexander Ainscough, Daniel Reynolds, Alexander Elamin, Ben Fichtenkort və Sebastien Uzel var.

Daha çox məlumat: Paul P. Stankey və digərləri, Funksional Dokuya Koaksial Qurban Yazısı vasitəsilə Biomimetic Damar Şəbəkələrinin Yerləşdirilməsi, Qabaqcıl Materiallar (2024). DOI: 10.1002/adma.202401528

Jurnal məlumatı: Təkmil materiallar 

Harvard Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir