Заблоковані кровоносні судини, викликані серцево-судинними захворюваннями, можуть призвести до серйозних наслідків, включаючи інфаркт або інсульт. Захворювання можна вилікувати шляхом хірургічного обходу закупорки за допомогою судини з іншого місця тіла пацієнта. Якщо це неможливо, зазвичай використовують синтетичний судинний трансплантат. Однак синтетичні трансплантати мають високі показники невдачі через хронічне запалення, викликане відторгненням організмом чужорідної речовини. Іншим варіантом є тканинно-інженерні судинні трансплантати людини (TEVG), які є перспективними в природних умовах результатів, але для створення потрібні тривалі, складні та дорогі процеси.
Тепер дослідники в Лабораторія біоінженерії тканин INSERM (BioTis U1026) в Університеті Бордо успішно виготовили TEVG малого діаметра за допомогою ниток людської амніотичної мембрани (HAM) у поєднанні зі стратегією плетіння, натхненною текстилем. Описуючи процес в Біофабрикація, вони стверджують, що ці щеплення мають чудові властивості, які виправдовують перехід в природних умовах лабораторні дослідження на тваринах.
HAM, внутрішній шар мембран, що оточує плід під час розвитку, забезпечує життєздатний біологічний «каркас» для тканинної інженерії. Він має протизапальні властивості, антимікробну дію, низьку імуногенність (здатність викликати імунну відповідь), сумісність з кров’ю, здатність утримувати шов і високу механічну міцність. Він також регулярно викидається лікарнями, і, отже, широко доступний і доступний.
Виробництво пряжі
Головний слідчий Ніколя Л'Еро і його колеги створили пряжу HAM з плодових оболонок, зібраних у пацієнтів, які дали згоду після кесаревого розтину. Вони підготували мембрани до використання, кілька разів промивши тканини в дистильованій воді, розрізавши мембрани на прямокутні листи розміром 10 x 18 см і вручну відокремивши амніон і хоріон (внутрішню і зовнішню мембрани). Потім моторизований ріжучий пристрій нарізав листи HAM на стрічки шириною 5 або 10 мм.
Щоб створити механічно міцні нитки, дослідники приєднали ці стрічки до обертового пристрою, який скручував їх зі швидкістю 5, 7.5 або 10 обертів/см. Діаметр пряжі зменшився після скручування, вийшовши на плато при 7.5 обертах/см, тоді як граничне напруження розтягування значно збільшилося після скручування при 7.5 і 10 обертах/см.
Пряжу HAM (стрічки та нитки) сушили при кімнатній температурі, намотували на котушки та зберігали при -80°C, процес, відомий як девіталізація, оскільки він вбиває клітини. За потреби дослідники регідратували пряжу в дистильованій воді.
Оскільки їх метою було створити готовий імплантат, дослідники досліджували вплив децелюляризації та стерилізації за допомогою гамма-випромінювання на стрічки HAM. Гістологія показала, що децелюляризація ефективно видаляє клітинні компоненти, які залишилися після девіталізації, не впливає на міцність HAM і підвищує її розтяжність.
Після гамма-стерилізації сухих стрічок HAM вони стали тоншими, жорсткішими та менш розтяжними. Зволоження стрічок HAM під час стерилізації запобігло багатьом із цих ефектів. Дослідники помітили, що волога стерилізація не впливає на здатність HAM підтримувати прикріплення та ріст ендотеліальних клітин.
Плетіння судин
На останньому етапі дослідники зібрали пряжу HAM у TEVG. Вони використовували виготовлений на замовлення круглий верстат для плетіння TVEG навколо оправки з нержавіючої сталі. Для створення тканої труби між рухомим і нерухомим набором натягнутих поздовжніх стрічок («основа») вставляли нитку по окружності («качок»). Два набори основи переміщали, щоб перетнути уток, периферійну нитку знову пропускали між ними, і процес повторювався 50 разів.
Команда використовувала 51 поздовжню стрічку (шириною 5 мм) і одну подвійну стрічкову нитку по окружності для плетіння TVEG із середнім внутрішнім діаметром 4.4 ± 0.2 мм. Ткані TEVG були механічно міцними, з кращою міцністю утримання шва та середнім тиском розриву, ніж у внутрішніх молочних артерій людини, кращих судин для хірургічного шунтування серця.
Однак, оскільки трансмуральна проникність була потенційно занадто високою, команда виготовила другий набір TVEG з використанням поздовжніх стрічок шириною 10 мм і такої ж конструкції окружної нитки. Це створило TEVG з більшим внутрішнім діаметром 5.2 ± 0.4 мм. Стінки демонстрували підвищену щільність ниток і різко знижену трансмуральну проникність. Тиск розриву збільшився, а міцність шва залишилася незмінною.
«Поєднання недорогого HAM з методом плетіння знижує витрати на виробництво TEVG, уникаючи використання клітин і біореакторів, які необхідні в інших методах», — пишуть автори. «Жоден метод складання, який використовується сьогодні, не дозволяє виробляти недорогі TVEG на основі HAM з перевіреними механічними властивостями, сумісними з артеріальною імплантацією».
Назустріч пробірці виготовлення кровоносних судин
Дослідники зазначають, що стратегії складання, натхненні текстилем, із використанням ткацтва, в’язання та плетіння, вже широко використовуються для виробництва медичних пристроїв. Таким чином, після успішних клінічних досліджень не повинно бути складно спроектувати машини для роботи з пряжею HAM і забезпечити масове виробництво TVEG. Вони додають, що діаметр нитки, механічну міцність та інші механічні властивості можна легко змінити відповідно до різноманітних вимог специфікації.
Далі дослідники планують оцінити вплив децелюляризації та гамма-стерилізації після складання на різні властивості тканого TVEG, зокрема щодо проникності та розтяжності.
