組織工学の足場とは何ですか？

組織工学の足場は、細胞が成長できる形状として機能する人工または天然の物質で作られた構造です。 足場は不活性であり、その上で成長する細胞と相互作用しないか、化学信号を放出することにより細胞の成長を積極的に助けることができます。 このような足場は、失われた人間の組織を再構築または交換するのに役立ちます。

組織工学の基礎は、失われたまたは機能不全の組織や臓器を置き換えるための新しい細胞と生物学的構造の実験室での作成です。 これを行うには、組織エンジニアは細胞を成長させるための形状、または足場が必要です。これは、研究室で成長した細胞はそれ自体で形状を形成しないためです。 代わりに、2次元の形で広がります。 足場は、細胞が特定の所定の形状に付着して成長するように設計されています。

足場はさまざまな物質から作ることができます。 これらには、プラスチック、絹タンパク質、リン酸カルシウムセラミック、さらにはコラーゲンなどの天然ポリマーも含まれます。 2010年に、スペインの研究病院は、ドナーから採取されたすべての細胞を取り除いたヒトの心臓を実験し、コラーゲン構造を残しました。 目的は、心臓移植を必要とする患者から細胞を採取し、細胞がコラーゲンフレームワーク上で成長できるようにすることで、免疫系が異物として攻撃しない新しい心臓を作成することでした。

組織工学の足場は多孔質である必要があります。 細孔は、細胞が相互に連結して互いに接着することを可能にします。 理想的には、足場はまた、細胞移動、細胞接着、および特殊細胞への分化を促進する化学物質を放出する必要があります。 一部の組織工学足場の別の利点は、生分解性であるため、細胞が所望の形状に形成されると分解することです。

一部の組織工学足場の主な問題は、細胞が成長するために酸素と栄養素が必要なことです。 細胞はある程度まで足場の細孔に移動できます。 しかし、細胞が毛穴に深く入り込み始めると、細胞の最上層が栄養分と酸素の下部層への移動を妨げているため、十分な栄養素または酸素を受け取りません。 固体自由形状（SFF）の足場と呼ばれる1つの革新は、構造の周りにこれらの栄養素を運び、老廃物を除去する人工血管で設計されているため、この問題を回避します。 SFF組織工学足場は、2011年に人工血管システムを完成させて、大きな複雑な臓器を生産できるように実験されていました。

科学者はすでに、患者の皮膚細胞をコラーゲン構造に播種することで皮膚を作っています。 皮膚は二次元構造であるため、酸素と栄養素の拡散の問題は開発を妨げていません。 この皮膚は、皮膚移植を伴う治療に使用されます。