Βρείτε μας στο Google News. Πατήστε εδώ!Μια νέα, εύκολα υιοθετήσιμη, τρισδιάστατα εκτυπωμένη συσκευή θα επιτρέψει στους επιστήμονες να δημιουργήσουν μοντέλα ανθρώπινου ιστού με ακόμη μεγαλύτερο έλεγχο και πολυπλοκότητα. Μια διεπιστημονική ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο της Ουάσινγκτον και το UW Medicine ηγήθηκε της ανάπτυξης της συσκευής. Η τρισδιάστατη μηχανική ιστών, η οποία πρόσφατα έχει υποστεί άλλες σημαντικές εξελίξεις στην ταχύτητα και την ακρίβεια, βοηθά τους βιοϊατρικούς ερευνητές να σχεδιάζουν και να δοκιμάζουν θεραπείες για μια σειρά ασθενειών.
Ένας στόχος της μηχανικής ιστών είναι η δημιουργία εργαστηριακών περιβαλλόντων που αναδημιουργούν τα φυσικά ενδιαιτήματα των κυττάρων. Η ανάρτηση κυττάρων σε ένα τζελ μεταξύ δύο ανεξάρτητων θέσεων είναι μια από τις τρέχουσες πλατφόρμες μοντελοποίησης για την ανάπτυξη καρδιακών, πνευμονικών, δερματικών και μυοσκελετικών ιστών. Ενώ αυτή η προσέγγιση επιτρέπει στα κύτταρα να συμπεριφέρονται όπως θα συμπεριφέρονταν μέσα στο σώμα, δεν έχει διευκολύνει τη μελέτη πολλαπλών τύπων ιστών μαζί. Ο ακριβέστερος έλεγχος της σύνθεσης και της χωρικής διάταξης των ιστών θα επέτρεπε στους επιστήμονες να μοντελοποιήσουν σύνθετες ασθένειες, όπως οι νευρομυϊκές διαταραχές.
Μια δημοσίευση στο Advanced Science περιγράφει λεπτομερώς πώς η νέα πλατφόρμα επιτρέπει στους επιστήμονες να εξετάσουν πώς τα κύτταρα ανταποκρίνονται σε μηχανικά και φυσικά ερεθίσματα, δημιουργώντας παράλληλα διακριτές περιοχές σε έναν αιωρούμενο ιστό. Η τρισδιάστατα εκτυπωμένη συσκευή είναι γνωστή ως STOMP (Suspended Tissue Open Microfluidic Patterning). Η Ashleigh Theberge, καθηγήτρια χημείας στο UW, και ο Nate Sniadecki, καθηγητής μηχανολογίας και προσωρινός συνδιευθυντής του Ιατρικού Ινστιτούτου Βλαστοκυττάρων και Αναγεννητικής Ιατρικής του UW, ηγήθηκαν της επιστημονικής ομάδας.
Η ομάδα έδειξε ότι η συσκευή τους μπορεί να αναδημιουργήσει βιολογικές διεπαφές όπως οστό και σύνδεσμο, ή ινώδη και υγιή καρδιακό ιστό. Οι πρώτοι συγγραφείς της εργασίας ήταν η Amanda Haack, φοιτήτρια στο πρόγραμμα ιατρικών επιστημόνων της Ιατρικής Σχολής και μεταδιδακτορική ερευνήτρια στο Εργαστήριο Theberge, και η Lauren Brown, διδακτορική φοιτήτρια χημείας. Τα μέλη ΔΕΠ του UW, Cole DeForest, καθηγητής χημικής μηχανικής και βιομηχανικής, και Tracy Popowics, καθηγήτρια στοματικής βιολογίας στην Οδοντιατρική Σχολή, είναι συν-συγγραφείς.
Το STOMP ενισχύει μια μέθοδο μηχανικής ιστών που ονομάζεται χύτευση, την οποία οι ερευνητές συνέκριναν με απλά λόγια με την παρασκευή ζελέ σε καλούπι επιδόρπιου. Στο εργαστήριο, το τζελ είναι ένα μείγμα ζωντανών και συνθετικών υλικών. Αυτά διοχετεύονται με πιπέτα σε ένα πλαίσιο αντί να χύνεται σε καλούπι. Το STOMP χρησιμοποιεί τριχοειδή δράση – σκεφτείτε νερό που ρέει πάνω σε ένα καλαμάκι σε ένα ποτήρι – για να επιτρέψει στους επιστήμονες να κατανείμουν διαφορετικούς τύπους κυττάρων σε οποιοδήποτε μοτίβο απαιτεί ένα πείραμα, όπως ένας μάγειρας που απλώνει ομοιόμορφα κομμάτια φρούτων σε ζελέ.
Οι ερευνητές υπέβαλαν το STOMP σε δοκιμή σε δύο πειράματα: ένα που συνέκρινε τη συσταλτική δυναμική του νοσούντος και του υγιούς καρδιακού ιστού και ένα άλλο που μοντελοποιεί τον σύνδεσμο που συνδέει ένα δόντι με την οστική του υποδοχή. Η συσκευή STOMP έχει περίπου το μέγεθος ενός δακτύλου. Συνδέεται με ένα σύστημα δύο θέσεων που αναπτύχθηκε αρχικά από το Εργαστήριο Sniadecki για τη μέτρηση της συσταλτικής δύναμης των καρδιακών κυττάρων.
Το μικροσκοπικό κομμάτι υλικού περιέχει ένα ανοιχτό μικρορευστικό κανάλι με γεωμετρικά χαρακτηριστικά για τον χειρισμό της απόστασης και της σύνθεσης διαφορετικών τύπων κυττάρων και για τη δημιουργία πολλαπλών περιοχών μέσα σε έναν μόνο αιωρούμενο ιστό χωρίς την ανάγκη πρόσθετου εξοπλισμού ή δυνατοτήτων. Η τεχνολογία υδρογέλης από την Ομάδα Έρευνας DeForest ενίσχυσε το STOMP με ένα άλλο χαρακτηριστικό σχεδιασμού: αποικοδομήσιμα τοιχώματα. Οι μηχανικοί ιστών μπορούν να διασπάσουν τις πλευρές της συσκευής και να αφήσουν τους ιστούς άθικτους.
“Κανονικά, όταν τοποθετείτε κύτταρα σε ένα τρισδιάστατο τζελ”, είπε η Sniadecki, “θα χρησιμοποιήσουν τις δικές τους συσταλτικές δυνάμεις για να τραβήξουν τα πάντα μαζί – κάτι που προκαλεί τη συρρίκνωση του ιστού από τα τοιχώματα του καλουπιού. Αλλά δεν είναι κάθε κύτταρο εξαιρετικά ισχυρό και δεν μπορεί κάθε βιοϋλικό να αναδιαμορφωθεί έτσι. Έτσι, αυτό το είδος αντικολλητικής ποιότητας μας έδωσε μεγαλύτερη ευελιξία.” Η Theberge είναι ενθουσιασμένη για το πώς άλλες ομάδες θα χρησιμοποιήσουν το STOMP.
