Cercetătorii creează piele artificială printată 3D care permite circulația sângelui
Cercetători suedezi au dezvoltat două tipuri de tehnologie de bio-printare 3D pentru a genera artificial piele care conține vase de sânge. Acesta ar putea fi un progres major în căutarea regenerării pielii deteriorate.
În tratarea arsurilor și traumatismelor severe, regenerarea pielii poate fi o chestiune de viață și de moarte. Arsurile extinse sunt de obicei tratate prin transplantarea unui strat subțire de epidermă, stratul superior al pielii, din altă parte a corpului. Cu toate acestea, această metodă nu numai că lasă cicatrici mari, dar nici nu restabilește pielea la starea sa funcțională originală. Cu excepția cazului în care derma, stratul de sub epidermă, care conține vase de sânge și nervi, este regenerată, aceasta nu poate fi considerată piele vie normală.
Acum, munca cercetătorilor suedezi ar putea aduce medicina mai aproape de posibilitatea de a regenera pielea vie. Ei au dezvoltat două tipuri de tehnici de bio-printare 3D pentru a genera artificial piele groasă, care este vascularizată, ceea ce înseamnă că conține vase de sânge. O tehnică produce piele care este plină de celule, iar cealaltă produce vase de sânge cu formă arbitrară în țesut. Cele două tehnologii adoptă abordări diferite pentru aceeași provocare. Abordările au fost prezentate în două studii publicate în jurnalul Advanced Healthcare Materials.
„Derma este atât de complicată încât nu o putem crește într-un laborator. Nici măcar nu știm care sunt toate componentele sale”, a declarat Johan Junker, profesor asociat la Universitatea Linköping și specialist în chirurgie plastică care a condus această lucrare, într-o declarație. „De aceea, noi, și mulți alții, credem că am putea transplanta blocurile de construcție și apoi să lăsăm corpul să facă derma singur.”
Junker și echipa sa au proiectat un bio-cerneală numită „μInk” în care fibroblastele – celule care produc componente dermice precum colagenul, elastina și acidul hialuronic – sunt cultivate pe suprafața unor granule mici și spongioase de gelatină și învelite într-un gel de acid hialuronic. Prin construirea acestei cerneluri tridimensional folosind o imprimantă 3D, au putut crea o structură a pielii umplută cu celule de înaltă densitate după cum au dorit. Într-un experiment de transplantare folosind șoareci, cercetătorii au confirmat că celulele vii au crescut în interiorul fragmentelor de țesut fabricate din această cerneală, secretând colagen și reconstruind componentele dermei. Vase de sânge noi au crescut, de asemenea, în interiorul grefei, indicând faptul că condițiile pentru fixarea țesutului pe termen lung au fost îndeplinite.
Vasele de sânge joacă un rol extrem de important în construcția țesuturilor artificiale. Indiferent de câte celule sunt cultivate pentru a crea un model de țesut, fără vase de sânge, oxigenul și nutrienții nu pot fi transportați uniform la toate celulele. Și fără vase de sânge, pe măsură ce structura țesutului crește, celulele din centrul țesutului mor.
Echipa de cercetare a creat, de asemenea, o tehnologie numită REFRESH (Rerouting of Free-Floating Suspended Hydrogel Filaments), care permite construcția flexibilă a vaselor de sânge în țesuturile artificiale prin imprimarea și aranjarea firelor de hidrogel, un gel care este 98% apă. Aceste fire sunt mult mai rezistente decât materialele de gel obișnuite și își pot menține forma chiar și atunci când sunt legate sau împletite. Mai mult, ele au și proprietăți de memorie a formei, care le permit să revină la forma lor originală chiar și atunci când sunt zdrobite.
În special, aceste fire pot fi dezasamblate fără a lăsa nicio urmă prin acțiunea unei enzime specifice. Când firele de hidrogel plasate în țesut dispar, rămâne doar o cavitate lungă și subțire în locul lor original. Folosind aceasta ca un canal de flux echivalent cu un vas de sânge, o rețea de vase de sânge poate fi formată liber în interiorul țesutului creat artificial.
Prin integrarea acestor două tehnologii, ar putea fi posibilă încorporarea unei rețele de vase de sânge proiectată liber în pielea artificială groasă, plină de celule, permițând oxigenului și nutrienților să ajungă în fiecare colț și crăpătură. Cercetătorii au reușit, de asemenea, să construiască o rețea 3D complexă, formând firele de hidrogel în noduri sau împletituri. În viitor, ei speră să combine acest lucru cu tehnologia pentru a automatiza astfel de operațiuni, realizând astfel o metodă de a întinde eficient o rețea de vase de sânge prin tot un organ artificial.
Există încă multe incertitudini în mediul rănii, cum ar fi modul de a evita inflamația și infecția bacteriană, și va fi nevoie de o verificare atentă a acestor tehnici pentru a reduce decalajul dintre aceste rezultate obținute în laborator și implementarea acestor tehnici în practica clinică. Cu toate acestea, în viitor, aceste tehnologii ar putea reprezenta un progres în rezolvarea problemelor de lungă durată în medicina regenerativă.
Această poveste a apărut inițial pe WIRED Japan și a fost tradusă din japoneză.