211service.com
Organe wachsen und Wunden heilen
Ein dehnbarer neuer Stoff, der durch die Verknüpfung der Proteine im Muskelgewebe hergestellt wird, könnte ein Gerüst für das Wachstum neuer Organe bilden. Es könnte auch als Beschichtung für Bandagen verwendet werden, um Wunden schnell und mit weniger Narben zu heilen. Der Stoff wurde im Labor von . hergestellt Kevin Kit Parker , Professor an der Harvard School of Engineering and Applied Science.
Proteinmuster: Dieses Computer-Rendering zeigt Wellen auf einem aus Protein hergestellten Stoff. Solche Stoffe könnten als Gerüste für wachsende Organe verwendet werden.
Wenn der Körper neues Gewebe anbaut, sezernieren die Zellen Fibronektin – eine starke, dehnbare Art von Protein, die als unterstützendes Gerüst fungiert. Die Form und Struktur, die Fibronektin annimmt, lenkt das anschließende Wachstum neuer Zellen und verleiht dem resultierenden Gewebe die richtige Form.
Parkers Team stellt das Gewebe her, indem es Fibronektinmoleküle auf einer wasserabweisenden Polymeroberfläche ablagert. Dadurch lösen sich die normalerweise gebündelten Proteine auf. Als nächstes wird die Proteinschicht auf eine auflösbare, Wasser anziehende Polymerfolie auf einem Stück Glas gestanzt. Durch Hinzufügen von Wasser und Erwärmen der Mischung auf Raumtemperatur verbinden sich die Proteine zu dem Stoff. Es löst auch das Polymer auf, sodass der Stoff abgezogen und gesammelt werden kann.
Das Team fertigte Stoffproben mit einer Dicke von 10 Nanometern und einer Breite von etwa 2,5 Zentimetern an. Die Forscher können die Architektur und die mechanischen Eigenschaften des Gewebes steuern, indem sie verschiedene Proteine verwenden oder ihre Ausrichtung ändern.
Verschiedene Forschungsgruppen entwickeln Wege, um Ersatzgewebe im Labor zu züchten, aber eine große Herausforderung besteht darin, die richtige Richtung für das Wachstum neuer Zellen zu geben. Forscher haben zuvor Zellgerüste hergestellt, indem sie die lebenden Zellen aus geernteten Lebern und Herzen gespült und Zellskelette aus Polymeren geschaffen haben.
Durch den Aufbau des neuen Gerüsts aus dem Protein kann Parkers Team Richtungshinweise in die Architektur des Gerüsts programmieren und so das Zellwachstum in die gewünschte Richtung lenken. Die Verwendung natürlicher Proteine anstelle von synthetischen Polymeren oder dezellularisierten Organen verringert die Wahrscheinlichkeit, dass das neue Gewebe nach der Implantation abgestoßen wird.
In einem Experiment züchtete das Forschungsteam Herzmuskelzellen auf einem fertigen Stoffstück. Das Gewebe bewirkte, dass sich die Muskelzellen zu einem Gewebe verbinden, das bei elektrischer Stimulation eine Woche lang schlägt.
Es ist ein sehr cleverer Ansatz, sagt Juan Hinestroza , Assistant Professor und Direktor des Textiles Nanotechnology Laboratory an der Cornell University. Die Steuerung der Architektur des Gerüsts ist wirklich neuartig. Und die Skalierbarkeit – Sie können damit größere Muster erstellen.
Neben dem Bau von dreidimensionalen Gerüsten für die Organrekonstruktion könnte das neue Gewebe in Bandagen eingebettet werden, was die Wundheilung beschleunigt und die Narbenbildung minimiert.
Das Material könnte auch andere neuartige Verwendungen finden. Beeindruckend ist seine außergewöhnliche Elastizität. Das Fibronektin-Protein, das den Grundfaden des Gewebes bildet, ist Teil der molekularen Maschinerie, die es den Muskeln ermöglicht, sich zusammenzuziehen und zu entspannen.
[Fibronektin] wird wie eine Feder komprimiert, wenn Sie Ihren Muskel zusammenziehen, und wenn Sie sich entspannen, drückt es ihn zurück, sagt Parker. Diese Struktur verleiht dem Stoff seine Elastizität und lässt ihn bis zum 18-fachen seiner ursprünglichen Länge dehnen. Wenn man an dem Stoff zieht, entfalten sich die Proteine und sorgen so für zusätzliche Festigkeit, sagt Parker.
Das Team von Parker untersucht die mechanischen Eigenschaften des neuen Gewebes und untersucht seine Festigkeit und Dehnbarkeit. Mit der neuen Stanzmethode könnten sie größere und komplexere Stoffe herstellen. Die Basistechnologie ist ausgefallen, sagt Parker. Jetzt müssen wir die Spinout-Anwendungen erleichtern.