Flicken ein Herz braucht die Hilfe der kleinen Blutgefäße. Angleichung der dichten vaskulären Strukturen entwickelt, Herz-patches kann helfen, Patienten erholen sich von einem Herzinfarkt.
Ein team unter der Leitung von Feng Zhao, associate professor für biomedizinische Technik an der Michigan Technological University, veröffentlichte kürzlich zwei neue Papiere, die auf best practices im engineering prevascularized Gewebe.
Der Forschungsarbeit, veröffentlicht im Theranostics, konzentriert sich auf die Entwicklung einer Stammzell-Herz-patch mit gezüchtetem Gewebe mit winzigen Blutgefäße werden wie echte Herzen bemuskelt. Ihren Bericht veröffentlicht in Acta Biomaterialia, untersucht die vor-und Nachteile der sechs innovative Strategien für die Ausrichtung der Mikrogefäßen in engineered Gewebe.
Das vaskuläre system bringt Nährstoffe und Sauerstoff zu den Geweben; wichtige Zutaten für eine erfolgreiche Heilung nach Organtransplantation, Herz-Chirurgie oder Haut-Transplantat. Mikrovaskuläre Strukturen, die Kapillar-wie Mikrogefäßen, sind besonders wichtig und, um wirksam zu sein, muss hoch ausgerichtet, dicht und reif. Engineering Biomaterialien mit so einen robusten Kreislauf-system ist schwierig und hängt von der Rahmen—Gerüst —zum wachsen der Zellen.
“Die Bedeutung der microvessel-Organisation in 3-D-Gerüste wurde weitgehend ignoriert,” Zhao erläutert. “Mikrogefäßen sind nicht das gleiche wie Zellen; Menschen, die getan haben eine Menge Arbeit zu suchen bei der Ausrichtung der Zellen, sondern diese Arbeit an Mikrogefäßen ist noch neu. Das Verständnis der Mechanismen, die hinter microvessel Ausrichtung in Biomaterialien wird uns helfen, uns und andere biomedizinische Ingenieure zu schaffen, besser, mehr verfeinert, Implantate und Geräte.”
Um dorthin zu gelangen, Zhao und Ihrem team überprüft die Vorteile und Nachteile von sechs verschiedenen Methoden zur Ausrichtung Schiffe: Elektro-stimulation, Topographie, Mikro-scaffolding und Mikrofluidik, Oberfläche, Muster und 3-D-Druck.
Die Vorteile variieren schon ein bisschen, und konzentrieren sich auf die Leichtigkeit oder die Steuerbarkeit einer Methode. Elektromechanische stimulation ist einfach stretching; Mikro-scaffolding und Mikrofluidik, machen Sie medizinische Prüfung einfacher; 3-D-Druck ist anpassbar. Aber die Nachteile-center auf einer großen Herausforderung: Engineered Mikrogefäßen in der Regel zu groß —Sie sind viel größer als die echten Kapillaren in Herz Gewebe—und oft sind Sie nicht dicht und reif genug für eine ordnungsgemäße Versorgung mit Nährstoffen und Blut.
Ausrichten von Mikrogefäßen ist ein bisschen wie Sanitär und nicht übereinstimmende Größen nicht gutes für die drehen Sie das Wasser auf. Für einige hands-on problem solving, Zhao s team konzentriert sich auf biomimicking die microvessel Ausrichtung, Dichte und dimension des Herzmuskels.
Zu Datum, die engineering-Prozess zu erstellen, der ideale biomaterial für ein prevascularized Herz-patch hat nicht an klinischen Studien. Zhao und Ihr team hoffen, das zu ändern.
“Herzinfarkt ist ein großes problem, und derzeit gibt es keine gute Behandlung für ihn”, sagte Sie. Ein Herz-patch könnte helfen, nach einem Herzinfarkt. “Die Herz-patch ist vollständig biologisch, aus Stammzellen mit Gefäßen, die imitiert echtes Gewebe, die helfen könnte, Reparatur ein Herz.”
Die Theranostics Papier befasst sich mit der Rolle von Mikrogefäßen in diesem Prozess und wie ein engineered Gewebe können die Folgen natürlichen. Lead-Autor Zichen Qian, ein Doktorand, Absolvent der Michigan Tech und jetzt ein Forscher bei Merck, arbeitete intensiv mit Zhao auf prevascularized Gewebe. Die Universität erkannte Zhao und Qian die Bemühungen im letzten Jahr mit der Bhakta Rath award. Nach Qian absolvierte, Ph. D. Kandidaten Dhavan Sharma und Wenkai Jia Fortsetzung dieser Forschung. Das team sagt, dass Herzmuskels ist eine der schwierigsten Gewebe, mit zu arbeiten.
“In den Herzmuskel, die Zellen sind stark ausgerichtet für Elektromechanische signal-Transaktion und Mikrogefäßen sind auch sehr ausgerichtet und dicht,” Zhao sagte, zu erklären, dass Mikrogefäßen in den patch können die Verbindung zu nativen Gefäßen, die Nährstoffe und Sauerstoff. Ohne diese, die ” engineered Herz-patch sterben könnten. “Aber alle Gewebe haben diese Mikrostruktur. Es ist überall. Diese Technologie könnte verwendet werden, für die Skelett-Muskeln, Verbrennungen und chronische Wunden Heilung und Nerven-regeneration.”
