Zamašene krvne žile, ki jih povzroči kardiovaskularna bolezen, lahko povzročijo resne posledice, vključno s srčnim napadom ali možgansko kapjo. Stanje je mogoče zdraviti s kirurškim obvodom blokade z uporabo žile iz drugega dela bolnikovega telesa. Kadar to ni izvedljivo, se običajno uporabi sintetični žilni presadek. Vendar imajo sintetični presadki visoko stopnjo neuspeha zaradi kroničnega vnetja, ki ga povzroči telo, ki zavrača tujo snov. Druga možnost so vaskularni presadki, izdelani s človeškim tkivnim inženirstvom (TEVG), ki so obetavni vivo rezultate, vendar zahtevajo dolgotrajne, zapletene in drage postopke za ustvarjanje.
Zdaj pa raziskovalci na INSERM-ov laboratorij za bioinženiring tkiv (BioTis U1026) na Univerzi v Bordeauxu so uspešno izdelali TEVG majhnega premera z uporabo niti človeške amnijske membrane (HAM) v kombinaciji s strategijo tkanja, ki jo navdihuje tekstil. Opis postopka v Biofabrikacija, trdijo, da imajo ti cepiči izjemne lastnosti, ki opravičujejo vselitev vivo laboratorijsko testiranje na živalih.
HAM, najbolj notranja plast membrane, ki obdaja plod med razvojem, zagotavlja preživetja biološki "oder" za tkivno inženirstvo. Ima protivnetne lastnosti, protimikrobne učinke, nizko imunogenost (zmožnost sprožitve imunskega odziva), združljivost s krvjo, sposobnost držanja šivov in visoko mehansko trdnost. Bolnišnice ga tudi redno zavržejo, zato je široko dostopen in cenovno dostopen.
Proizvodnja preje
Glavni raziskovalec Nicolas L'Heureux in sodelavci so ustvarili prejo HAM iz plodovih membran, zbranih od pacientk, ki so privolile v porod po carskem rezu. Membrane so pripravili za uporabo tako, da so tkiva večkrat splaknili v destilirani vodi, membrane razrezali na pravokotne liste velikosti 10 x 18 cm ter ročno ločili amnion in horion (notranjo in zunanjo membrano). Motorizirana rezalna naprava je nato narezala liste HAM na 5 ali 10 mm široke trakove.
Da bi ustvarili mehansko močne niti, so raziskovalci te trakove pritrdili na rotacijsko napravo, ki jih je zvijala pri 5, 7.5 ali 10 obratih/cm. Premer preje se je po sukanju zmanjšal in dosegel plato pri 7.5 obratih/cm, medtem ko se je končna natezna napetost znatno povečala po sukanju pri 7.5 in 10 obratih/cm.
Preja HAM (trakovi in niti) je bila posušena pri sobni temperaturi, navita in shranjena pri -80 °C, proces, znan kot devitalizacija, saj ubija celice. Po potrebi so raziskovalci prejo rehidrirali v destilirani vodi.
Ker je bil njihov cilj zagotoviti standardni vsadek, so raziskovalci preučili učinke decelularizacije in sterilizacije z obsevanjem gama na trakove HAM. Histologija je pokazala, da je decelularizacija učinkovito odstranila celične komponente, ki so ostale po devitalizaciji, ni vplivala na trdnost HAM in povečala njegovo raztegljivost.
Ko so bili suhi trakovi HAM sterilizirani z gama, so postali tanjši, trši in manj raztegljivi. Ohranjanje hidriranih trakov HAM med sterilizacijo je preprečilo veliko teh učinkov. Raziskovalci so opazili, da mokra sterilizacija ni vplivala na sposobnost HAM, da podpira pritrditev in rast endotelijskih celic.
Tkanje plovil
V zadnjem koraku so raziskovalci sestavili prejo HAM v TEVG. Za tkanje TVEG okoli trna iz nerjavečega jekla so uporabili po meri izdelan krožni statve. Da bi ustvarili tkano cev, je bila obodna preja ("votek") vstavljena med premični in fiksni niz napetih vzdolžnih trakov ("osnova"). Dva niza osnove so premaknili, da sta prečkala votek, obodno prejo smo ponovno napeljali med njima in postopek ponovili 50-krat.
Ekipa je uporabila 51 vzdolžnih trakov (širine 5 mm) in eno obodno nit z dvojnim trakom za tkanje TVEG s povprečnim notranjim premerom 4.4 ± 0.2 mm. Tkani TEVG so bili mehansko robustni, z večjo trdnostjo zadrževanja šiva in povprečnim tlakom porušitve v primerjavi s tistimi pri človeških notranjih mlečnih arterijah, ki so najprimernejše žile za operacijo srčnega obvoda.
Ker pa je bila transmuralna prepustnost potencialno previsoka, je ekipa izdelala drugi niz TVEG z uporabo 10-mm širokih vzdolžnih trakov in enake obodne zasnove niti. To je ustvarilo TEVG z večjim notranjim premerom 5.2 ± 0.4 mm. Stene so pokazale povečano gostoto niti in drastično zmanjšano transmuralno prepustnost. Tlak porušitve se je povečal, trdnost zadrževanja šiva pa je ostala enaka.
"Združevanje poceni HAM z metodo sestavljanja tkanja zmanjša stroške za proizvodnjo TEVG z izogibanjem uporabi celic in bioreaktorjev, ki so potrebni pri drugih metodah," pišejo avtorji. "Nobena metoda sestavljanja, ki se danes uporablja, ne omogoča poceni proizvodnje TVEG na osnovi HAM z dokazanimi mehanskimi lastnostmi, združljivimi z arterijsko implantacijo."
Proti in vitro izdelava krvnih žil
Raziskovalci poudarjajo, da se strategije sestavljanja, ki jih navdihuje tekstil in uporabljajo tkanje, pletenje in pletenje, že pogosto uporabljajo za proizvodnjo medicinskih pripomočkov. Tako ne bi smelo biti težko načrtovati strojev za obdelavo preje HAM in omogočiti množično proizvodnjo TVEG po izvedbi uspešnih kliničnih študij. Dodajajo, da je mogoče premer preje, mehansko trdnost in druge mehanske lastnosti enostavno spremeniti, da ustrezajo različnim specifikacijskim zahtevam.
Nato nameravajo raziskovalci oceniti vpliv decelularizacije in gama sterilizacije po montaži različnih lastnosti tkanega TVEG, zlasti glede na prepustnost in raztegljivost.
