การปลูกถ่ายหลอดเลือดโดยการทอผ้าน้ำคร่ำ

หลอดเลือดอุดตันที่เกิดจากโรคหัวใจและหลอดเลือดสามารถนำไปสู่ผลลัพธ์ที่ร้ายแรงรวมถึงอาการหัวใจวายหรือโรคหลอดเลือดสมอง สามารถรักษาภาวะนี้ได้โดยการผ่าตัดบายพาสสิ่งอุดตันโดยใช้เรือจากที่อื่นในร่างกายของผู้ป่วย เมื่อไม่สามารถทำได้ โดยทั่วไปจะใช้การปลูกถ่ายหลอดเลือดสังเคราะห์ การปลูกถ่ายอวัยวะสังเคราะห์มีอัตราความล้มเหลวสูง อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการอักเสบเรื้อรังที่เกิดจากร่างกายปฏิเสธสิ่งแปลกปลอม อีกทางเลือกหนึ่งคือการปลูกถ่ายหลอดเลือดที่ออกแบบโดยเนื้อเยื่อมนุษย์ (TEVGs) ซึ่งแสดงให้เห็นว่ามีแนวโน้มที่ดี ในร่างกาย ผลลัพธ์ แต่ต้องใช้กระบวนการที่ใช้เวลานาน ซับซ้อน และมีราคาแพงในการสร้าง

ตอนนี้นักวิจัยที่ ห้องปฏิบัติการของ INSERM สำหรับวิศวกรรมชีวภาพของเนื้อเยื่อ (BioTis U1026) ที่มหาวิทยาลัยบอร์กโดซ์ประสบความสำเร็จในการประดิษฐ์ TEVG ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดเล็กโดยใช้ด้ายเยื่อกรองน้ำคร่ำของมนุษย์ (HAM) ร่วมกับกลยุทธ์การทอที่ได้แรงบันดาลใจจากสิ่งทอ อธิบายกระบวนการใน การผลิตทางชีวภาพพวกเขาอ้างว่าการปลูกถ่ายอวัยวะเหล่านี้มีคุณสมบัติที่น่าทึ่งซึ่งแสดงให้เห็นถึงการย้ายเข้ามา ในร่างกาย การทดสอบในสัตว์ทดลอง

HAM ซึ่งเป็นชั้นในสุดของเยื่อหุ้มที่ล้อมรอบทารกในครรภ์ระหว่างการพัฒนา ทำให้เกิด "โครงร่าง" ทางชีวภาพที่ทำงานได้สำหรับวิศวกรรมเนื้อเยื่อ มันแสดงคุณสมบัติต้านการอักเสบ, ฤทธิ์ต้านจุลินทรีย์, ภูมิคุ้มกันต่ำ (ความสามารถในการกระตุ้นการตอบสนองของภูมิคุ้มกัน), ความเข้ากันได้ของเลือด, ความสามารถในการยึดเย็บและความแข็งแรงเชิงกลสูง นอกจากนี้ยังถูกทิ้งโดยโรงพยาบาลเป็นประจำ ดังนั้นจึงมีจำหน่ายอย่างกว้างขวางและราคาไม่แพง

การผลิตเส้นด้าย

นักวิจัยหลัก Nicolas L'Heureux และเพื่อนร่วมงานได้สร้างเส้นด้าย HAM จากเยื่อของทารกในครรภ์ที่รวบรวมจากผู้ป่วยที่ยินยอมหลังจากการผ่าตัดคลอด พวกเขาเตรียมเยื่อสำหรับใช้โดยการล้างเนื้อเยื่อซ้ำในน้ำกลั่น ตัดเยื่อเป็นแผ่นสี่เหลี่ยมขนาด 10 x 18 ซม. และแยกแอมเนียนและคอเรียน (เยื่อหุ้มชั้นในและชั้นนอก) ด้วยมือ จากนั้นเครื่องตัดแบบใช้มอเตอร์จะหั่นแผ่น HAM เป็นแถบกว้าง 5 หรือ 10 มม.

เพื่อสร้างด้ายที่มีกลไกแข็งแรง นักวิจัยติดริบบิ้นเหล่านี้เข้ากับอุปกรณ์หมุนที่บิดเป็นเกลียวที่ 5, 7.5 หรือ 10 รอบ/ซม. เส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นด้ายลดลงหลังจากการบิด โดยคงที่ที่ 7.5 รอบ/ซม. ในขณะที่ความเค้นดึงสูงสุดเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญหลังจากการบิดที่ 7.5 และ 10 รอบ/ซม.

เส้นด้าย HAM (ริบบิ้นและด้าย) ถูกทำให้แห้งที่อุณหภูมิห้อง ม้วนเก็บและเก็บไว้ที่ -80°C ซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่า devitalization ขณะที่มันฆ่าเซลล์ เมื่อจำเป็น นักวิจัยจะทำการเติมน้ำให้กับเส้นด้ายในน้ำกลั่น

เนื่องจากเป้าหมายของพวกเขาคือการจัดหารากฟันเทียมที่วางขายทั่วไป นักวิจัยจึงตรวจสอบผลกระทบของการลดเซลล์และการทำให้ปราศจากเชื้อด้วยการฉายรังสีแกมมาที่ริบบิ้น HAM จุลกายวิภาคศาสตร์แสดงให้เห็นว่าการลดเซลล์จะกำจัดส่วนประกอบของเซลล์ที่ยังคงอยู่หลังจากการแยกเซลล์ออกอย่างมีประสิทธิภาพ ไม่ส่งผลต่อความแข็งแรงของ HAM และเพิ่มความสามารถในการยืดได้

เมื่อริบบอน HAM แบบแห้งได้รับการฆ่าเชื้อด้วยแกมมา ริบบอนจะบางลง แข็งขึ้น และยืดได้น้อยลง การทำให้ริบบอน HAM ชุ่มชื้นอยู่เสมอระหว่างการฆ่าเชื้อช่วยป้องกันผลกระทบเหล่านี้ได้มากมาย นักวิจัยตั้งข้อสังเกตว่าการฆ่าเชื้อแบบเปียกไม่ส่งผลกระทบต่อความสามารถของ HAM ในการรองรับการยึดเกาะและการเจริญเติบโตของเซลล์บุผนังหลอดเลือด

สานภาชนะ

ในขั้นตอนสุดท้าย นักวิจัยได้ประกอบเส้นด้าย HAM เข้ากับ TEVG พวกเขาใช้เครื่องทอผ้าแบบวงกลมที่ทำขึ้นเองเพื่อทอ TVEG รอบแกนหมุนสแตนเลส ในการสร้างท่อทอ เส้นด้ายเส้นรอบวง ("ด้ายพุ่ง") จะถูกสอดเข้าไประหว่างริบบิ้นตามยาวแบบปรับแรงดึงได้และคงที่ ("เส้นด้ายยืน") ด้ายยืนสองชุดถูกย้ายให้ข้ามด้ายพุ่ง เส้นด้ายเส้นรอบวงถูกวิ่งอีกครั้งระหว่างทั้งสอง และดำเนินการซ้ำ 50 ครั้ง

ทีมงานใช้ริบบิ้นตามยาว 51 เส้น (กว้าง 5 มม.) และด้ายเส้นรอบวงสองเส้นหนึ่งเส้นเพื่อทอ TVEG ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายในเฉลี่ย 4.4 ± 0.2 มม. TEVGs แบบทอมีความทนทานทางกลไก โดยมีความแข็งแรงในการยึดเย็บที่เหนือกว่าและแรงกดระเบิดโดยเฉลี่ยต่อหลอดเลือดแดงเต้านมภายในของมนุษย์ ซึ่งเป็นเส้นเลือดที่นิยมใช้ในการผ่าตัดบายพาสหัวใจ

อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความสามารถในการซึมผ่านของผิวหนังอาจสูงเกินไป ทีมงานจึงผลิต TVEG ชุดที่สองโดยใช้ริบบิ้นตามยาวกว้าง 10 มม. และการออกแบบเกลียวเส้นรอบวงแบบเดียวกัน สิ่งนี้สร้าง TEVG ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายในที่ใหญ่ขึ้นเป็น 5.2 ± 0.4 มม. ผนังแสดงความหนาแน่นของเส้นด้ายที่เพิ่มขึ้นและลดการซึมผ่านของเส้นขนได้อย่างมาก แรงกดระเบิดเพิ่มขึ้นและแรงยึดเกาะของรอยประสานยังคงเท่าเดิม

“การรวม HAM ราคาไม่แพงเข้ากับวิธีการประกอบแบบทอช่วยลดต้นทุนในการผลิต TEVG โดยหลีกเลี่ยงการใช้เซลล์และเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ ซึ่งจำเป็นในวิธีอื่นๆ” ผู้เขียนเขียน “ไม่มีวิธีการประกอบใดที่ใช้กันในปัจจุบันทำให้สามารถผลิต TVEG ที่ใช้ HAM ได้ในราคาถูก พร้อมพิสูจน์คุณสมบัติเชิงกลที่เข้ากันได้กับการฝังหลอดเลือดแดง”

นักวิจัยชี้ให้เห็นว่ากลยุทธ์การประกอบที่ได้รับแรงบันดาลใจจากสิ่งทอโดยใช้การทอ การถัก และการถักเปียนั้นถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในการผลิตอุปกรณ์ทางการแพทย์แล้ว ดังนั้นจึงไม่ควรเป็นเรื่องยากที่จะออกแบบเครื่องจักรเพื่อจัดการเส้นด้าย HAM และเปิดใช้งานการผลิต TVEG จำนวนมากหลังจากดำเนินการศึกษาทางคลินิกที่ประสบความสำเร็จ พวกเขาเสริมว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นด้าย ความแข็งแรงเชิงกล และคุณสมบัติทางกลอื่นๆ สามารถแก้ไขได้ง่ายเพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดข้อมูลจำเพาะต่างๆ

ต่อไป นักวิจัยวางแผนที่จะประเมินผลกระทบของการลดเซลล์และการฆ่าเชื้อแกมมาหลังการประกอบของคุณสมบัติต่างๆ ของทอ TVEG โดยเฉพาะอย่างยิ่งในส่วนที่เกี่ยวกับความสามารถในการซึมผ่านและความสามารถในการยืด