Inženýrská lidská tkáň hraje v medicíně malou, ale rostoucí roli. Inženýrská kůže může být použita u chirurgických pacientů nebo u obětí popálení, umělé tepny byly použity k opravě zablokovaného krevního toku a celé umělé průdušnice byly dokonce implantovány pacientům, jejichž dýchací cesty selhaly. Jak věda postupuje, vědci doufají, že budou schopni vytvořit celé orgány, jako jsou srdce nebo játra.
Tkáňové inženýrství však není snadné. Zahrnuje to nejprve vytvoření „lešení“ pro růst tkáně. Lešení se obvykle vyrábí procesem zvaným „elektrostatické zvlákňování“, který zahrnuje použití elektrostatického pole pro vzájemné spojení materiálů. V některých případech může být lešení implantováno společně s tkání a v průběhu času se v těle rozpustí. Elektrostatické zvlákňování však může být pomalý a nákladný proces, což ztěžuje vytváření tkáně ve velkém měřítku potřebném pro lékařský výzkum a aplikace.
Co když, vědci přemýšleli, dělat lešení bylo stejně snadné jako, řekněme, dělat ponožky?
"Začali jsme přemýšlet, " mohli bychom se podívat na některé další průmyslové standardy, které vyrábějí jiné materiály, jako je textil? "Říká Elizabeth Loboa, děkanka University of Missouri College of Engineering.
Vzhledem k tomu, že textilie a lidské tkáně se neliší, Loboa a její tým spolupracovali s výzkumníky na University of North Carolina a College of Textiles v Severní Karolíně, aby prozkoumali potenciál výroby tradičních textilních výrob.
Vědci zkoumali tři běžné metody výroby textilu - foukání z taveniny, spunbonding a carding. Vyfukování taveniny zahrnuje použití vysokotlakého vzduchu k vyfukování horké polymerní pryskyřice do sítě jemných vláken. Spunbonding je podobný, ale spotřebovává méně tepla. Mykání odděluje vlákna pomocí válečků a vytváří síť textilu.
Tento obarvený obrázek ukazuje různé textilní techniky používané při výrobě lešení. (Missourská univerzita) "Jedná se o procesy používané v textilním průmyslu velmi běžně, takže jsou již průmyslovým standardem, obchodně relevantní výrobní procesy, " říká Loboa.
Tým použil k vytvoření lešení polylaktickou kyselinu, druh biologicky rozložitelného plastu, a nasadil je do lidských kmenových buněk pomocí různých textilních technik. Potom počkali, až se buňky začnou diferencovat na různé typy tkání.
Výsledky byly slibné. Textilní techniky byly účinné a cenově dostupnější než elektrostatické zvlákňování. Tým odhadl metr čtvereční náklady na elektrospunové lešení mezi 2 až 5 $, zatímco vzorek stejné velikosti vyrobený za použití textilních technik stojí jen 0, 30 až 3 $. Textilní techniky také pracují výrazně rychleji než elektrostatické zvlákňování.
Další výzvou týmu bude zjistit, jak lešení pracují v akci, což bude zahrnovat studie na zvířatech. Vědci také potřebují snížit velikost vláken textilního lešení, aby lépe připomínali extracelulární matrici lidského těla nebo síť molekul, které podporují buněčný růst. Elektrospunové lešení produkuje velmi malá vlákna, což je jeden z důvodů, proč je to tak populární metoda; Zdá se, že textilní metody produkují větší vlákna.
V budoucnu Loboa doufá, že bude schopna produkovat větší množství lešení pro růst lidské kůže, kostí, tuku a dalších. Tyto tkáně mohou pomoci opravit končetiny zraněných vojáků, říká Loboa, nebo pomoci dětem narozeným bez určitých částí těla.
"Musíme opravdu vymyslet způsoby, jak dosáhnout toho, aby byly u našich pacientů úspěšné, " říká.
