Co jsou lešení tkáňového inženýrství?

Lešení tkáňového inženýrství jsou struktury vyrobené z umělých nebo přírodních látek, které působí jako tvar, na kterém mohou buňky růst. Lešení může být inertní a nemusí interagovat s buňkami, které na něm rostou, nebo může aktivně pomáhat buňkám růst uvolňováním chemických signálů. Takové lešení jsou užitečné při obnově nebo nahrazení ztracené lidské tkáně.

Základem tkáňového inženýrství je laboratorní tvorba nových buněk a biologických struktur, které nahrazují ztracené nebo nefunkční tkáně a orgány. K tomu potřebují tkáňoví inženýři tvar - nebo lešení - na kterém buňky rostou, protože buňky pěstované v laboratoři netvoří tvary samy o sobě; místo toho se rozprostírají v dvourozměrné podobě. Lešení jsou navržena tak, aby povzbudila buňky, aby se připojily a rostly ve specifickém předem určeném tvaru.

Lešení mohou být vyrobena z různých látek. Patří sem plasty, hedvábné proteiny, keramika fosforečnanu vápenatého a dokonce i přírodní polymery, jako je kolagen. V roce 2010 španělská výzkumná nemocnice experimentovala na lidských srdcích odebraných dárcům a zbavila všech buněk, přičemž kolagenová struktura zůstala pozadu. Cílem bylo odebrat buňky od pacienta, který potřebuje transplantaci srdce a umožnit buňkám růst na kolagenu, čímž vytvoří nové srdce, na které imunitní systém nenapadne jako cizí.

Lešení pro tkáňové inženýrství musí být porézní. Póry umožňují buňkám propojit se a přilnout k sobě. V ideálním případě by lešení mělo také uvolňovat chemikálie, které pomáhají podporovat migraci buněk, adhezi buněk a diferenciaci na specializované buňky. Další výhodou některých lešení pro tkáňové inženýrství je to, že jsou biologicky rozložitelné, takže se rozpadají, jakmile se buňky vytvoří do požadovaného tvaru.

Hlavním problémem některých skeletů tkáňového inženýrství je to, že buňky potřebují k růstu kyslík a živiny. Buňky mohou do určité míry migrovat do pórů lešení. Jakmile však buňky začnou příliš pronikat do pórů, nedostanou dostatek živin nebo kyslíku, protože horní vrstvy buněk blokují pohyb živin a kyslíku do spodních vrstev. Jedna inovace, nazývaná lešení s pevným volným tvarem (SFF), tento problém obchází, protože je navržena s umělými krevními cévami, které nesou tyto živiny kolem struktury a odstraňují odpadní produkty. V roce 2011 byla experimentována lešení tkáňového inženýrství SFF, aby se zdokonalil systém umělých krevních cév, takže mohou být produkovány velké komplexní orgány.

Vědci již vytvořili kůži nasazením kožních buněk pacienta na kolagenovou strukturu. Kůže je dvourozměrná struktura, takže problém šíření kyslíku a živin nezabránilo vývoji. Tato kůže se používá při léčbě kožních štěpů.