Научниците и инженерите долго време бараат начини за одгледување живи органи и ткива од клетки, со цел да ги заменат заболените и оштетените органи во телото. Досега успешно одгледуваа вештачки мускули, црн дроб, бубрези, кожа и други ткива, но не постоеше сигурен начин за создавање прецизно обликувани мрежи од крвни садови, од кои некои можат да бидат потенки од човечка коса. Без васкуларна мрежа за испорака на хранливи материи секое вештачко ткиво, без разлика колку шарено изгледа, не може да функционира.
Тим истражувачи од американскиот Институт за технологија на Масачусетс (МИТ) сега изгради човечки „крвен сад на чип“, кој се состои од централна артерија направена од човечки ендотелни клетки, вградена во гел што содржи мал магнет.
Истражувачите проучувале како главната артерија реагирала додека го движеле гелот напред-назад користејќи надворешен магнет за да го движат магнетот вграден во гелот. Видео конструирано од 3Д микроскопски слики со висока резолуција од ткиво на вештачки крвен сад, создадено од инженери на МИТ, го прикажува преминот низ централна артерија и новите капилари што никнуваат од артеријата како одговор на механичка стимулација.
Тие откриле дека едноставното механичко дејство на постојано стискање на артеријата ја стимулира артеријата да никне други, помали капилари. Со промена на насоката во која артеријата се стиска или растегнува истражувачите биле во можност да ги пренасочат растечките нови крвни садови. Истегнувањето на артеријата на различен степен влијаело на тоа колку нови крвни садови никнале.
Нивните резултати, објавени во списанието PNAS, им нудат на научниците нов начин за создавање вештачки крвни садови и програмирање на шемите по кои тие растат.
Крвните садови се тешки за раст и контрола со користење на конвенционални техники на производство. Додека 3Д печатачите можат да произведат крвни садови на ниво на големи артерии и вени, технологијата не е доволно прецизна за печатење сложени мрежи многу пофини или капиларни. Научниците имале одреден успех одгледувајќи крвни садови од единечни клетки, одгледувајќи ги во Петриеви садови исполнети со хранливи материи и фактори на раст. Но, контролирањето како и каде тие растат останува предизвик.
„Можете да се обидете да создадете хемиски сигнали, како што се факторите на раст, за да го насочите растот на крвните садови, но не можете да го направите тоа многу прецизно. Затоа ни требаат други видови сигнали што можат да се создадат и кои можат да ни помогнат да изградиме ткиво со организирани крвни садови.“ вели Риту Раман, вонреден професор по машински инженеринг на МИТ и еден од водечките автори на студијата.
Таа и нејзините студенти се прашувале дали можат да растат и да контролираат нови крвни садови користејќи протокол што претходно го развиле за одгледување вештачки мускули и нерви. Во нивната претходна работа тимот конструирал мал чип исполнет со гел, кој бил натопен со хранливи материи и фактори на раст. Тие вградиле мал магнет во гелот, а потоа ја покриле површината на гелот со живи мускулни или невронски клетки. Потоа манипулирале со надворешен магнет за да го повлечат вградениот магнет и гелот покриен со клетки напред-назад. Откриле дека механичката „вежба“, влечејќи ги клетките напред-назад, директно влијаела на начинот на кој клетките растат.
Во нивната нова работа тимот користи слична поставеност за да види дали можат да растат и да контролираат нови крвни садови. Истражувачите изградија „крвен сад на чип“, помал од поштенска марка, и го наполнија со сличен гел богат со хранливи материи што содржи мал магнет. Тие направија тенок цевчест отвор по должината низ гелот за да создадат шуплив канал и го обложија каналот со живи ендотелни клетки, кои природно растат и се спојуваат за да формираат крвни садови во телото. Откако клетките го добија обликот на каналот, тие почнаа да создаваат нови, капиларни садови во гелот.
Со поставување на уредот под моторизирана платформа опремена со мали, суспендирани магнети, истражувачите ги движеа магнетите напред-назад во различни насоки и со различна брзина, и набљудуваа дали и како крвните садови никнуваат од централната артерија како одговор.
Кога главната артерија едноставно била оставена сама во гелот, некои нови крвни садови би растеле од неа на случајни локации по нејзината должина. Но, кога артеријата била поместена, значително повеќе крвни садови растеле. Кога тимот користел магнети за да го растегне гелот напред-назад, за 5 проценти од вкупната ширина на гелот, многу нови крвни садови растеле од главната артерија. Кога бил растегнат за 15 проценти, помалку крвни садови растеле, но оние што растеле биле подолги. И кога тимот ја сменил насоката на истегнување, новите крвни садови ја следеле насоката на истегнување, наизменично и следејќи го моделот на механичката стимулација на тимот.
„Откривме дека движењето е добро, што е секогаш главна работа што ја правиме во нашата лабораторија. Механичките сили играат важна улога во нашите тела. Ова значи дека ако сакаме да растеме повеќе или помалку крвни садови, пократки или подолги крвни садови или крвни садови во одредени насоки, сега знаеме како да го направиме тоа.“ вели Раман.
Сега кога тимот пронајде начин за раст и контрола на растот на крвните садови, тие планираат да го применат протоколот за одгледување организирани мрежи на крвни садови кои ќе снабдуваат вештачки органи и ткива.
„Сега истражуваме како прецизното контролирање на растот на крвните садови може да помогне во подобрувањето на мускулната функција“, вели коавторката на студијата Џесика Шах.
© Vecer.mk, правата за текстот се на редакцијата
