Pembuluh darah yang tersumbat akibat penyakit kardiovaskular dapat menyebabkan akibat yang serius termasuk serangan jantung atau stroke. Kondisi ini dapat diobati dengan melakukan operasi bypass penyumbatan menggunakan pembuluh darah dari bagian lain tubuh pasien. Jika hal ini tidak memungkinkan, cangkok vaskular sintetik biasanya digunakan. Namun, cangkok sintetis memiliki tingkat kegagalan yang tinggi karena peradangan kronis yang disebabkan oleh penolakan tubuh terhadap zat asing. Pilihan lainnya adalah cangkok vaskular rekayasa jaringan manusia (TEVGs), yang menunjukkan hasil yang menjanjikan in vivo hasil, namun memerlukan proses yang panjang, rumit, dan mahal untuk mewujudkannya.
Sekarang, para peneliti di Lab INSERM untuk Bioteknologi Jaringan (BioTis U1026) di Universitas Bordeaux telah berhasil membuat TEVG berdiameter kecil menggunakan benang membran ketuban manusia (HAM) yang dikombinasikan dengan strategi tenun yang terinspirasi dari tekstil. Menjelaskan proses di Biofabrikasi, mereka mengklaim bahwa cangkokan ini memiliki sifat luar biasa yang membenarkan perpindahan ke dalamnya in vivo pengujian hewan laboratorium.
HAM, lapisan membran terdalam yang mengelilingi janin selama perkembangan, menyediakan “perancah” biologis yang layak untuk rekayasa jaringan. Ini menunjukkan sifat anti-inflamasi, efek anti-mikroba, imunogenisitas rendah (kemampuan untuk memicu respon imun), kompatibilitas darah, kapasitas menahan jahitan dan kekuatan mekanik yang tinggi. Obat ini juga secara rutin dibuang oleh rumah sakit sehingga obat ini tersedia secara luas dan terjangkau.
Produksi benang
penyelidik utama Nicolas L'Heureux dan rekannya menciptakan benang HAM dari selaput janin yang dikumpulkan dari pasien yang menyetujui persalinan sesar. Mereka menyiapkan selaput untuk digunakan dengan membilas jaringan berulang kali dalam air suling, memotong selaput menjadi lembaran persegi panjang berukuran 10 x 18 cm, dan secara manual memisahkan amnion dan korion (membran dalam dan luar). Alat pemotong bermotor kemudian mengiris lembaran HAM menjadi pita selebar 5 atau 10 mm.
Untuk membuat benang yang kuat secara mekanis, para peneliti memasang pita ini ke alat berputar yang memutarnya dengan kecepatan 5, 7.5, atau 10 putaran/cm. Diameter benang menurun setelah puntiran, stabil pada 7.5 putaran/cm, sedangkan tegangan tarik ultimat meningkat secara signifikan setelah puntiran pada 7.5 dan 10 putaran/cm.
Benang HAM (pita dan benang) dikeringkan pada suhu kamar, digulung dan disimpan pada suhu -80°C, suatu proses yang dikenal sebagai devitalisasi karena membunuh sel. Bila diperlukan, para peneliti merehidrasi benang tersebut dalam air suling.
Karena tujuan mereka adalah menyediakan implan siap pakai, para peneliti meneliti efek deselularisasi dan sterilisasi dengan iradiasi gamma pada pita HAM. Histologi menunjukkan bahwa deselularisasi secara efektif menghilangkan komponen seluler yang tersisa setelah devitalisasi, tidak mempengaruhi kekuatan HAM dan meningkatkan kemampuan regangannya.
Ketika pita HAM kering disterilkan dengan gamma, pita tersebut menjadi lebih tipis, kaku dan kurang dapat diregangkan. Menjaga pita HAM tetap terhidrasi selama sterilisasi dapat mencegah banyak efek ini. Para peneliti mengamati bahwa sterilisasi basah tidak mempengaruhi kemampuan HAM untuk mendukung perlekatan dan pertumbuhan sel endotel.
Menenun bejana
Pada langkah terakhir, para peneliti merakit benang HAM menjadi TEVG. Mereka menggunakan alat tenun melingkar yang dibuat khusus untuk menenun TVEG di sekitar mandrel baja tahan karat. Untuk membuat tabung anyaman, benang melingkar (“pakan”) disisipkan di antara pita memanjang yang dapat digerakkan dan diikat (“lusi”). Kedua set lungsin dipindahkan untuk menyilangkan benang pakan, benang melingkar dipasang lagi di antara keduanya, dan proses diulangi sebanyak 50 kali.
Tim menggunakan 51 pita memanjang (lebar 5 mm) dan satu benang melingkar pita ganda untuk menenun TVEG dengan diameter dalam rata-rata 4.4 ± 0.2 mm. TEVG yang ditenun secara mekanis kuat, dengan kekuatan retensi jahitan yang unggul dan tekanan semburan rata-rata dibandingkan arteri mammae internal manusia, pembuluh darah pilihan untuk operasi bypass jantung.
Namun, karena permeabilitas transmural berpotensi terlalu tinggi, tim memproduksi TVEG kedua menggunakan pita memanjang selebar 10 mm dan desain benang melingkar yang sama. Hal ini menciptakan TEVG dengan diameter internal yang lebih besar yaitu 5.2 ± 0.4 mm. Dindingnya menunjukkan peningkatan kepadatan benang dan penurunan permeabilitas transmural secara drastis. Tekanan ledakan meningkat dan kekuatan retensi jahitan tetap sama.
“Menggabungkan HAM yang murah dengan metode perakitan tenun mengurangi biaya produksi TEVG dengan menghindari penggunaan sel dan bioreaktor, yang diperlukan dalam metode lain,” tulis para penulis. “Tidak ada metode perakitan yang digunakan saat ini yang memungkinkan produksi TVEG berbasis HAM yang murah dan memiliki sifat mekanik yang terbukti kompatibel dengan implantasi arteri.”
Menuju in vitro fabrikasi pembuluh darah
Para peneliti menunjukkan bahwa strategi perakitan yang terinspirasi dari tekstil dengan menggunakan tenun, rajutan, dan kepang sudah banyak digunakan untuk memproduksi perangkat medis. Oleh karena itu, seharusnya tidak sulit untuk merancang mesin yang dapat menangani benang HAM dan memungkinkan produksi massal TVEG setelah studi klinis berhasil dilakukan. Mereka menambahkan bahwa diameter benang, kekuatan mekanik dan sifat mekanik lainnya dapat dengan mudah dimodifikasi untuk memenuhi berbagai persyaratan spesifikasi.
Selanjutnya, para peneliti berencana untuk menilai dampak dekellularisasi dan sterilisasi gamma pasca-perakitan terhadap berbagai sifat tenunan TVEG, khususnya yang berkaitan dengan permeabilitas dan kelenturan.
