Новый заменитель ткани на основе высокотехнологичных волокон

Донорские органы или синтетические имплантаты, как правило, являются единственным выходом для пациентов, которые пережили необратимые повреждения внутренних органов или тканей тела. Однако проблемой таких трансплантатов является высокий риск отторжения. Имплантаты на основе аутологичных клеток лучше воспринимаются человеческим организмом. Однако для выращивания таких клеток требуется совместимая структурная основа.

 

В регенеративной медицине используются собственные клетки пациента для восстановления поврежденной ткани. Исследователи из Института Фраунгофера (Германия) разработали бесклеточный субстрат, содержащий белки, которые связываются и обрастают аутологичными клетками только после пересадки. Образцы новых имплантатов будут представлены на выставке "Медтек экспо" (Medtec expo), которая пройдет в Штутгарте 21-23 апреля 2015 года. 

Исследователи из Института Фраунгофера (Штутгарт, Германия) работают над проектом по разработке подходящих субстратов (каркасов) в сотрудничестве с госпиталем Тюбинген и Калифорнийским университетом Лос-Анджелеса (UCLA). В основе предложенного ими решения лежит технология электропрядения (электроспиннинг) – процесс, в ходе которого синтетические и биоразлагаемые полимеры, такие как полилактиды соединяются в волокна под воздействием электрического заряда. Затем такие волокна используются для создания трехмерных нетканых тканей. 

Выращивание клеток в теле пациента 

Ученые выбрали новый подход, который заключается в добавлении белков к полимерному материалу в ходе процесса электропрядения (электроспиннинга). Такие белки становятся частью получаемых в результате электропрядения волокон толщиной с волос. Таким образом, материал служит субстратом, к которому будут крепиться собственные клетки пациента после имплантации. 

"Электропрядение дает нам возможность создания бесклеточного субстрата, который может обрастать клетками после имплантации в тело пациента. Каждый тип белков привлекает определенные клетки, которые крепятся к каркасу и растут на нем. Посредством выбора подходящего белка мы можем создать ткань сердца или восстановить другие поврежденные органы", – объясняет доктор Свенья Хиндерер (Svenja Hinderer) – исследовательница, работающая над данным проектом в Штутгарте. 

Субстрат наматывается на тонкий лист и разрезается на части необходимых размеров. Для восстановления после повреждения, например, сердечной мышцы, каркас, соответствующий размеру поврежденной области, подобно одеялу накрывает мышечную ткань. Полимерные волокна постепенно распадаются в организме человека на протяжении примерно 48 месяцев. На протяжении этого времени клетки, которые связываются с белками, попадают в благоприятную для их роста среду. Они создают свою собственную матрицу и восстанавливают функции первоначальной (оригинальной) ткани. 

Успешные результаты тестирования в биореакторе 

Результаты первоначальных лабораторных экспериментов и испытаний, проведенных в биореакторе, на данный момент являются успешными. Исследователи смогли продемонстрировать, что клетки трахеи/пищевода, которые сложно вырастить в лабораторных условиях, связываются с волокнами белка декорина в субстрате и растут там же. 

Еще один белок – стромальный фактор роста SDF-1 – связывается с клетками-предшественниками, особым типом стволовых клеток, необходимых для создания сердечных клапанов и регенерации сердечной мышцы после инфаркта. 

"Имплантаты, которые мы изготовили при помощи технологии электроспиннинга, обладают такими же механическими и структурными свойствами, как обычный сердечный клапан. Как и "оригинал", они закрываются и открываются при давлении крови 120/80 мм.рт.ст. на протяжении испытания в биореакторе", – заявила Хиндерер. 

Гибридные материалы, состоящие из полимерных и белковых волокон, можно производить и хранить в больших количествах. Команда ученых работает над выводом нового субстрата на рынок в качестве быстро имплантируемой альтернативы обычным заменам сердечных клапанов.

estet-portal.com