In einer kreativen Darstellung von Bioengineering nutzte ein Forscherteam das Gefäßsystem einer Pflanze, um das reproduzierende menschliche Gewebe zu vergrößern. Wie beim jüngsten Bioengineering fand das Team vom Worchester Polytechnic Institute Inspiration aus der Natur. Sie verwendeten Spinatblätter, um schlagende Menschen zu züchtenHerzzellen.
[Bildquelle : Worcester Polytechnic Institute ]
Ein Hauptproblem für Forscher besteht darin, die Regeneration zu beschleunigen, diese kleinen Laborproben zu entnehmen und Gewebe in voller Größe herzustellen. Ein Problem, das das Problem verschärft, ist die Entwicklung des Gefäßsystems für den Umgang mit dem sich entwickelnden Gewebe. Aktuelle Methoden - einschließlich der jemals-populärer 3D-Druck - kann die benötigten winzigen Kapillaren nicht herstellen. Die Forscher mussten ein Netzwerk entwickeln, das so kompliziert ist, dass es den Sauerstoff und die Nährstoffe so natürlich wie möglich an das Gewebe liefert. Für das Team von WPI die Verbindung zwischen den kleinenKapillaren von Pflanzen und das menschliche Herz-Kreislauf-Netzwerk schienen offensichtlich.
"Pflanzen und Tiere nutzen grundlegend unterschiedliche Ansätze für den Transport von Flüssigkeiten, Chemikalien und Makromolekülen, doch es gibt überraschende Ähnlichkeiten in ihren Gefäßnetzwerkstrukturen." Autoren geschrieben . "Die Entwicklung dezellularisierter Pflanzen für Gerüste eröffnet das Potenzial für einen neuen Wissenschaftszweig, der die Mimikry zwischen Pflanze und Tier untersucht."
Zuerst entfernte das Team Spinatblätter von Pflanzenzellen und ersetzte sie durch solche aus dem menschlichen Herzen. Sie schickten Flüssigkeiten, die menschlichem Blut ähnlich waren, durch die Venen der Blätter. Dann säten sie die Spinatvenen mit menschlichen Zellen, die entlang der Blutgefäße gefunden wurden.Die leeren Spinatvenen boten genügend Unterstützung, um die menschlichen Zellen zu handhaben.
Entfernen eines Spinatblatts durch Dezellularisierung. Dies erfolgt mit einem Reinigungsmittel.
[Bildquelle : Worchester Polytechnic Institute ]
Das Team hofft, dass diese Forschung zur Behandlung von Herzinfarktpatienten eingesetzt werden kann. Das Konzept, Pflanzenzellen zu entfernen und durch menschliche Zellen zu ersetzen, könnte auch Türen für weitere Studien öffnen. Glenn Gaudette, Professor für Biomedizintechnik, sagte, dies könne dann zu unerwarteten Durchbrüchen führen.
"Wir haben noch viel zu tun, aber bisher ist dies sehr vielversprechend", so der Professor aus Massachusetts. sagte . "Die Anpassung zahlreicher Pflanzen, die Landwirte seit Tausenden von Jahren für den Einsatz im Tissue Engineering kultivieren, könnte eine Vielzahl von Problemen lösen, die das Feld einschränken."
Die Teampapier geht auch auf die Hoffnung ein, die das pflanzliche Engineering bietet :
"Durch die Nutzung der gutartigen Chemie von Pflanzengewebegerüsten konnten wir die vielen Einschränkungen und hohen Kosten synthetischer, komplexer Verbundwerkstoffe beseitigen. Pflanzen können mit guten landwirtschaftlichen Praktiken und unter kontrollierten Bedingungen leicht gezüchtet werden. Durch die Kombination von umweltfreundlichem Pflanzengewebe mitDurch perfusionsbasierte Dezellularisierung haben wir gezeigt, dass es eine nachhaltige Lösung für vorvaskularisierte Tissue Engineering-Gerüste geben kann. "
Das Projekt ist auch eine gute Erinnerung an die Notwendigkeit interdisziplinärer Forschung. Das Team besteht aus Biotechnikern, molekularen Spezialisten und Ingenieuren.
"Wenn Menschen mit unterschiedlichem Fachwissen aus unterschiedlichen Perspektiven auf ein Problem stoßen, können neue Lösungen entstehen." sagte Gaudette.
Das Team arbeitet weiter daran, wie der Abstreifprozess am besten skaliert werden kann. Sie beobachten auch, wie andere Arten menschlicher Zellen mithilfe von Pflanzenstrukturen wachsen. Sie versuchen, ein weiteres Gefäßnetzwerk für die Freisetzung von Blut zu entwickeln.
Das Team hat die vollständige Forschung online in der Zeitschrift veröffentlicht. Biomaterialien .