Sydän- ja verisuonitautien aiheuttamat tukkeutuneet verisuonet voivat johtaa vakaviin seurauksiin, kuten sydänkohtaukseen tai aivohalvaukseen. Tila voidaan hoitaa kirurgisesti ohittamalla tukos muualta potilaan kehosta peräisin olevalla suonella. Kun tämä ei ole mahdollista, käytetään yleensä synteettistä verisuonisiirtoa. Synteettiset siirteet epäonnistuvat kuitenkin usein kroonisesta tulehduksesta, joka johtuu siitä, että keho hylkää vieraan aineen. Toinen vaihtoehto on ihmisen kudostekniikalla valmistetut verisuonigraftit (TEVG:t), jotka ovat lupaavia in vivo tuloksia, mutta niiden luominen vaatii pitkiä, monimutkaisia ja kalliita prosesseja.
Nyt tutkijat klo INSERMin kudosten biotekniikan laboratorio (BioTis U1026) Bordeaux'n yliopistossa ovat onnistuneesti valmistaneet halkaisijaltaan pienikokoisia TEVG-malleja käyttämällä ihmisen amniotickalvon (HAM) lankoja yhdistettynä tekstiilivaikutteiseen kudontastrategiaan. Prosessin kuvaus kohdassa Biotuotanto, he väittävät, että näillä siirteillä on merkittäviä ominaisuuksia, jotka oikeuttavat muuttamaan in vivo laboratorioeläinkokeet.
HAM, sikiötä kehityksen aikana ympäröivä kalvojen sisin kerros, tarjoaa elinkelpoisen biologisen "telineen" kudostekniikalle. Sillä on anti-inflammatorisia ominaisuuksia, antimikrobisia vaikutuksia, alhainen immunogeenisyys (kyky herättää immuunivaste), veren yhteensopivuus, ompeleen pitokyky ja korkea mekaaninen lujuus. Sairaalat myös hylkäävät sen rutiininomaisesti, ja näin ollen se on laajalti saatavilla ja edullinen.
Lankojen tuotanto
Päätutkija Nicolas L'Heureux ja kollegat loivat HAM-lankoja sikiön kalvoista, jotka kerättiin suostumuksen antaneilta potilailta keisarinleikkauksen jälkeen. He valmistivat kalvot käyttöä varten huuhtelemalla kudokset toistuvasti tislatussa vedessä, leikkaamalla kalvot 10 x 18 cm:n suorakaiteen muotoisiksi levyiksi ja erottivat käsin amnionin ja chorionin (sisä- ja ulkokalvot). Moottoroitu leikkauslaite viipaloi sitten HAM-arkit 5 tai 10 mm leveiksi nauhoiksi.
Luodakseen mekaanisesti vahvoja lankoja tutkijat kiinnittivät nämä nauhat pyörivään laitteeseen, joka väänsi niitä 5, 7.5 tai 10 kierrosta/cm. Langan halkaisija pieneni kiertämisen jälkeen tasanteella 7.5 kierrosta/cm, kun taas lopullinen vetojännitys kasvoi merkittävästi kiertämisen jälkeen 7.5 ja 10 kierrosta/cm.
HAM-langat (nauhat ja langat) kuivattiin huoneenlämmössä, kelattiin ja säilytettiin -80 °C:ssa, prosessi, joka tunnetaan nimellä devitalisaatio, koska se tappaa solut. Tarvittaessa tutkijat rehydratoivat langat tislatussa vedessä.
Koska heidän tavoitteenaan oli tarjota valmis implantti, tutkijat tutkivat solujen poistumisen ja gammasäteilyn avulla tapahtuvan steriloinnin vaikutuksia HAM-nauhoihin. Histologia osoitti, että solunpoisto poisti tehokkaasti solukomponentteja, jotka jäivät jäljelle devitalisoinnin jälkeen, eivät vaikuttaneet HAM:n lujuuteen ja lisäsivät sen venyvyys.
Kun kuivat HAM-nauhat gammasteriloitiin, niistä tuli ohuempia, jäykempiä ja vähemmän venyviä. HAM-nauhojen pitäminen hydratoituna steriloinnin aikana esti monet näistä vaikutuksista. Tutkijat havaitsivat, että märkästerilointi ei vaikuttanut HAM:n kykyyn tukea endoteelisolujen kiinnittymistä ja kasvua.
Alusten kudonta
Viimeisessä vaiheessa tutkijat kokosivat HAM-langat TEVG:iksi. He käyttivät mittatilaustyönä valmistettua pyöreää kangaspuuta TVEG:iden kutomiseen ruostumattomasta teräksestä valmistetun karan ympärille. Kudotun putken luomiseksi kehän suuntainen lanka ("kude") asetettiin liikkuvan ja kiinteän kiristettyjen pitkittäisten nauhojen ("loimi") väliin. Kaksi loimisarjaa siirrettiin ristiin kuteen yli, kehälanka ajettiin uudelleen niiden välillä ja prosessi toistettiin 50 kertaa.
Tiimi käytti 51 pitkittäistä nauhaa (5 mm leveä) ja yhtä kaksoisnauhan kehälankaa kutomaan TVEG:itä, joiden keskimääräinen sisähalkaisija oli 4.4 ± 0.2 mm. Kudotut TEVG:t olivat mekaanisesti kestäviä, ja niillä oli ylivoimainen ompeleen retentiovoima ja keskimääräinen purkauspaine verrattuna ihmisen sisäisiin rintavaltimoihin, jotka ovat suositeltavin suoni sydämen ohitusleikkauksessa.
Koska transmuraalinen läpäisevyys oli kuitenkin mahdollisesti liian korkea, tiimi tuotti toisen sarjan TVEG:itä käyttämällä 10 mm leveitä pitkittäisiä nauhoja ja samaa kehäkierremallia. Tämä loi TEVG:t, joiden sisähalkaisija oli suurempi, 5.2 ± 0.4 mm. Seinillä oli lisääntynyt langan tiheys ja heikentynyt huomattavasti transmuraalinen läpäisevyys. Purkauspaine kasvoi ja ompeleen retentiovoima pysyi samana.
"Edullisen HAM:n yhdistäminen kudontakokoonpanomenetelmään vähentää TEVG:iden tuotantokustannuksia välttämällä solujen ja bioreaktorien käyttöä, jotka ovat välttämättömiä muissa menetelmissä", kirjoittajat kirjoittavat. "Mikään nykyään käytetty kokoonpanomenetelmä ei mahdollista HAM-pohjaisten TVEG:iden edullista tuotantoa, joiden mekaaniset ominaisuudet ovat todistetusti yhteensopivia valtimon implantoinnin kanssa."
Kohti vitro verisuonten valmistus
Tutkijat huomauttavat, että tekstiilien inspiroimia kokoamisstrategioita, joissa käytetään kudontaa, neulontaa ja punontaa, käytetään jo laajalti lääketieteellisten laitteiden valmistuksessa. Siten ei pitäisi olla vaikeaa suunnitella koneita käsittelemään HAM-lankaa ja mahdollistamaan TVEG:iden massatuotannon onnistuneiden kliinisten tutkimusten jälkeen. He lisäävät, että langan halkaisija, mekaaninen lujuus ja muut mekaaniset ominaisuudet voidaan helposti muokata vastaamaan erilaisia erittelyvaatimuksia.
Seuraavaksi tutkijat aikovat arvioida solunpoiston ja kokoonpanon jälkeisen gammasteriloinnin vaikutusta kudotun TVEG:n eri ominaisuuksiin, erityisesti mitä tulee läpäisevyyteen ja venyvyyteen.
