Ο κατασκευασμένος ανθρώπινος ιστός παίζει μικρό αλλά αυξανόμενο ρόλο στην ιατρική. Το σχεδιασμένο δέρμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε χειρουργικούς ασθενείς ή σε θύματα καύσης, έχουν κατασκευαστεί μηχανικές αρτηρίες για την αποκατάσταση της παρεμπόδισης της ροής του αίματος και ολόκληρες μηχανικές τραχείες έχουν ακόμη εμφυτευτεί σε ασθενείς των οποίων οι αεραγωγοί αποτυγχάνουν. Καθώς η επιστήμη εξελίσσεται, οι ερευνητές ελπίζουν να είναι σε θέση να κατασκευάσουν ολόκληρα όργανα, όπως καρδιές ή συκώτια.
Αλλά η μηχανική ιστών δεν είναι εύκολη. Περιλαμβάνει πρώτα τη δημιουργία ενός "ικριώματος" για την ανάπτυξη του ιστού. Το ικρίωμα τυπικά γίνεται μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται "ηλεκτροσυσσωμάτωση", η οποία περιλαμβάνει τη χρήση ενός ηλεκτροστατικού πεδίου για τη σύνδεση των υλικών μεταξύ τους. Σε ορισμένες περιπτώσεις, τα ικριώματα μπορούν να εμφυτευθούν μαζί με τον ιστό και θα διαλυθούν στο σώμα με την πάροδο του χρόνου. Αλλά η ηλεκτροσυσσωμάτωση μπορεί να είναι μια αργή και δαπανηρή διαδικασία, καθιστώντας δύσκολη τη δημιουργία ιστού σε μεγάλη κλίμακα που απαιτείται για ιατρική έρευνα και εφαρμογές.
Τι θα συμβεί αν, αναρωτιόταν ο ερευνητής, κάνοντας ικρίωμα ήταν τόσο εύκολη όσο, για παράδειγμα, κάνοντας κάλτσες;
«Αρχίσαμε να σκεφτόμαστε», μπορούμε να δούμε κάποιες άλλες συνήθεις πρακτικές που κάνουν άλλα υλικά όπως τα κλωστοϋφαντουργικά προϊόντα », λέει η Elizabeth Loboa, κοσμήτορας του Engineering College του Πανεπιστημίου του Μιζούρι.
Η Loboa και η ομάδα της συνεργάστηκαν με ερευνητές του Πανεπιστημίου της Βόρειας Καρολίνας και του Κολλεγίου Κλωστοϋφαντουργίας του Κρατικού Πανεπιστημίου της Βόρειας Καρολίνας για να διερευνήσουν το δυναμικό οικοδόμησης ικριωμάτων των παραδοσιακών διαδικασιών κατασκευής κλωστοϋφαντουργικών προϊόντων.
Οι ερευνητές διερεύνησαν τρεις συνήθεις μεθόδους κατασκευής κλωστοϋφαντουργικών προϊόντων - εμφύσηση τήγματος, συγκόλληση και λανάρισμα. Η εμφύσηση τήγματος περιλαμβάνει τη χρήση αέρα υψηλής πίεσης για την εμφύσηση θερμής πολυμερούς ρητίνης σε ένα πλέγμα λεπτών ινών. Το Spunbonding είναι παρόμοιο, αλλά χρησιμοποιεί λιγότερη θερμότητα. Η καρδιά διαχωρίζει τις ίνες μέσω κυλίνδρων, δημιουργώντας ένα πλέγμα από υφαντικές ύλες.
Αυτή η χρωματισμένη εικόνα δείχνει διαφορετικές τεχνικές κλωστοϋφαντουργίας που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή σκαλωσιάς. (Πανεπιστήμιο του Μισσούρι) "Αυτές είναι οι διαδικασίες που χρησιμοποιούνται πολύ συχνά στην κλωστοϋφαντουργία, γι 'αυτό είναι ήδη βιομηχανικά πρότυπα, εμπορικά σχετικές διαδικασίες κατασκευής", λέει ο Loboa.
Η ομάδα χρησιμοποίησε πολυγαλακτικό οξύ, έναν τύπο βιοαποικοδομήσιμου πλαστικού, για να δημιουργήσει τα ικρίματα και τα έβαλε με ανθρώπινα βλαστοκύτταρα χρησιμοποιώντας τις διάφορες τεχνικές κλωστοϋφαντουργίας. Στη συνέχεια περίμεναν να δουν αν τα κύτταρα άρχισαν να διαφοροποιούνται σε διαφορετικούς τύπους ιστών.
Τα αποτελέσματα ήταν ελπιδοφόρα. Οι κλωστοϋφαντουργικές τεχνικές ήταν αποτελεσματικές και πιο προσιτές από την ηλεκτροσυσσωμάτωση. Η ομάδα εκτιμά ότι ένα τετραγωνικό μέτρο ηλεκτρικών σκαλωσιών κοστίζει μεταξύ $ 2 και $ 5, ενώ το δείγμα ίδιου μεγέθους που κατασκευάστηκε με κλωστοϋφαντουργικές τεχνικές κοστίζει μόνο $ 0, 30 έως $ 3. Οι τεχνικές κλωστοϋφαντουργίας λειτουργούν επίσης σημαντικά ταχύτερα από την ηλεκτροσυσσωμάτωση.
Η επόμενη πρόκληση της ομάδας θα είναι να δούμε πώς λειτουργούν τα ικριώματα σε δράση, τα οποία θα περιλαμβάνουν μελέτες σε ζώα. Οι ερευνητές πρέπει επίσης να μειώσουν το μέγεθος ινών του ικριώματος που παράγεται από υφαντικές ύλες για να μοιάζουν καλύτερα με την εξωκυτταρική μήτρα του ανθρώπινου σώματος ή το δίκτυο μορίων που υποστηρίζουν την κυτταρική ανάπτυξη. Το Electrospun ικρίωμα παράγει πολύ μικρές ίνες, γεγονός που είναι ένας από τους λόγους που είναι μια τόσο δημοφιλής μέθοδος. οι μέθοδοι κλωστοϋφαντουργίας φαίνεται να παράγουν μεγαλύτερες ίνες.
Στο μέλλον, ο Loboa ελπίζει να είναι σε θέση να παράγει μεγαλύτερες ποσότητες ικριωμάτων για την ανάπτυξη ανθρώπινου δέρματος, οστού, λίπους και πολλά άλλα. Αυτοί οι ιστοί θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην αποκατάσταση των άκρων για τους τραυματίες στρατιώτες, λέει ο Loboa, ή να βοηθήσουν τα μωρά που γεννήθηκαν χωρίς συγκεκριμένα μέρη του σώματος.
"Πρέπει να βρούμε πραγματικά τρόπους για να πετύχουμε αυτές τις επιτυχίες στους ασθενείς μας", λέει.
