Ученые показали потенциал биомимикрии для выращивания микрососудов в тканях, пригодных для сердечного пластыря. Следующими шагами будут испытания на животных и совершенствование медицинских технологий для имплантатов и устройств.
С помощью крошечных, плотных, аккуратно выровненных кровеносных сосудов, спроектированные ткани могут помочь сердцу, коже, костям и мышцам регенерировать естественным образом.
Команда, возглавляемая Фэн Чжао, доцентом биомедицинской инженерии в Мичиганском технологическом университете, работает над созданием сердечного пластыря.
Исследовательская работа команды сосредоточилась на плюсах и минусах шести инновационных стратегий выравнивания микрососудов в инженерных тканях.
Сосудистая система приносит питательные вещества и кислород в ткани. Это важные ингредиенты для успешного заживления после трансплантации органа, операции на сердце или кожного трансплантата. Микрососудистые структуры, которые являются капиллярными микрососудами, особенно важны и для того, чтобы быть эффективными, должны быть высоко выровненными, плотными и зрелыми. Инженерные биоматериалы с такой прочной сосудистой системой трудно создавать, многое зависит от каркаса-эшафота для выращивания клеток.
По словам исследователей, значение организации микрососудов в 3D-каркасах в значительной степени игнорируется. Микрососуды -это не то же самое, что клетки. Специалисты проделали много работы по выравниванию клеток, но эта работа над микрососудами все еще нова. Понимание механизмов выравнивания микрососудов в биоматериалах поможет биомедицинским инженерам создать лучшие, более совершенные имплантаты и устройства.
Чжао и ее команда рассмотрели преимущества и недостатки шести различных методов, используемых для выравнивания сосудов: электромеханическая стимуляция, топография поверхности, микро-леса и микрофлюидика, поверхностное нанесение рисунка и 3D-печать.
По мнению ученых, недостатки сосредоточены на одной главной проблеме: спроектированные микрососуды имеют тенденцию быть слишком большими. Они намного больше, чем настоящие капилляры в тканях сердца. Часто они недостаточно плотные и зрелые, чтобы правильно поставлять питательные вещества и кровь.
По словам специалистов, выравнивание микрососудов немного похоже на сантехнику, и несоответствующие размеры не предвещают ничего хорошего для включения воды. Для решения некоторых практических проблем команда Чжао сосредоточилась на биомимировании выравнивания микрососудов, плотности и размера сердечной мышцы.
На сегодняшний день инженерный процесс по созданию идеального биоматериала для преваскуляризованного сердечного пластыря не дошел до клинических испытаний.
Инфаркт миокарда - большая проблема, и в настоящее время, по словам профессора, нет хорошего лечения. Сердечный пластырь может помочь после сердечного приступа. Он полностью биологический, состоит из стволовых клеток с сосудами, имитирующими настоящие ткани, которые могут помочь восстановить сердце.
Чжао и ее команда показали потенциал биомимикрии для выращивания микрососудов в тканях, пригодных для сердечного пластыря. Следующими шагами будут испытания на животных и совершенствование медицинских технологий для имплантатов и устройств. С помощью крошечных, плотных, аккуратно выровненных кровеносных сосудов, спроектированные ткани могут помочь сердцу, коже, костям и мышцам регенерировать естественным образом.
