«Способность связать искусственно созданную ткань с кровеносной системой пациента так же важна, как и создание самого имплантата», — говорит Розмари Хунцикер, доктор философии.D., директор программы NIBIB в тканевой инженерии. "Сантехника выходит из строя, если все трубы не подключены должным образом. Таким образом, это исследование является ключевым, потому что они разработали «линкер», который обладает свойствами, совместимыми с естественными кровеносными сосудами человека, а также легко поддается манипуляциям.
Это важное достижение."
Команда Бостонского университета разработала метод, в котором для создания этих важных соединений используются коллагеновые трубки. Они продемонстрировали, что их коллагеновые конструкции совместимы с сосудистой системой крысы и легко соединяются, не протекая и не вызывая закупорки. Кроме того, исследование сосредоточено на соединении очень мелких артерий, что особенно сложно и необходимо для прикрепления искусственных имплантатов, а также при проведении деликатных операций по реплантации, когда поврежденные ткани пациента необходимо повторно соединить или восстановить.
Повреждение ткани в результате травматических повреждений часто оставляет множество небольших обрывков кровеносных сосудов, которым необходим соединительный сегмент для успешного воссоединения ткани с сосудистой сетью.
Новый метод позволяет создавать трансплантаты с меньшим диаметром, чем это было возможно ранее, что позволяет соединять их с крошечными артериями в теле, например, с артериями пальцев. «Если вам нужен какой-то мост, чтобы соединить кровообращение отрубленного пальца с неповрежденным кровообращением пациента, тогда вы должны иметь возможность создавать трансплантаты в масштабе около одного миллиметра», — говорит Джо Тьен, доктор философии.D., профессор биомедицинской инженерии в Бостонском университете и старший автор статьи. "И мало что известно о попытках создать такой маленький искусственный трансплантат."
Используя коллаген, Тьен и его команда открыли простой способ сделать такой трансплантат; это вопрос сушки.
Коллаген — это натуральное вещество, содержащееся в организме, поэтому оно совместимо, и клетки могут прилипать к нему и расти на нем с меньшим риском побочных реакций по сравнению с синтетическими материалами.
Поскольку коллаген обычно очень разбавлен — это 99 процентов воды — распространенный метод, который связывает белки друг с другом для придания стабильности и прочности, известный как сшивание, не работал, поскольку не было достаточно твердых материалов для соединения. Но группа Тьена обнаружила, что сушка большого куска коллагена на маленьком вращающемся стержне, «как гриль для курицы», — говорит Тьен, — заставляет его сжиматься до очень маленького диаметра стержня, становясь при этом более плотным.
Полученную структуру затем можно сшить, добавив критическую дополнительную прочность.
Комбинация сушки и сшивки была ключом к успеху команды. Когда они имплантировали коллагеновые трубки крысам, они смогли прикрепить их к кровообращению крысы и продемонстрировать, что трубки поддерживали нормальный кровоток в течение двадцати минут и демонстрировали силу, аналогичную артерии в ноге крысы.
«На самом деле это очень простой метод», — говорит Тьен.
"Доктор. Тьен здесь скромен, — говорит Хунцикер. "Хотя ответ, возможно, был" прост ", для этого требовалось глубокое понимание физики и физиологии тела."
Затем команда надеется продлить время, в течение которого трансплантаты могут поддерживать беспрепятственный кровоток.
Открытые пустые пробирки могут привести к образованию тромбов, но пробирки, выстланные эндотелиальными клетками, которые естественным образом выстилают кровеносные сосуды, снижают риск тромбообразования. Команда уже продемонстрировала способность выравнивать трубки эндотелиальными клетками, которые хорошо растут на коллагене.
Затем они проверит, как система реагирует на трубы с футеровкой в долгосрочной перспективе, и обнаруживают ли эти искусственные сосуды неровности, деградируют или выходят из строя по какой-либо причине.
Тьен очень рад возможности имплантировать — и соединять — искусственную ткань, имеющую собственные сосуды. «Для нас это Святой Грааль», — говорит он. "Это то, над чем мы работали в течение последних пятнадцати лет: создание инженерных, васкуляризированных тканей, которые можно хирургическим путем соединить с кровообращением хозяина."
