Wat zijn tissue engineering scaffolds?
Weefselsteigers zijn structuren gemaakt van kunstmatige of natuurlijke stoffen die werken als een vorm waarop cellen kunnen groeien. De steiger kan inert zijn en niet interageren met de cellen die erop groeien, of het kan de cellen actief helpen groeien door chemische signalen vrij te geven. Dergelijke steigers zijn nuttig bij het opnieuw opbouwen of vervangen van verloren menselijk weefsel.
De basis van weefseltechnologie is de laboratoriumcreatie van nieuwe cellen en biologische structuren om verloren of slecht functionerend weefsel en organen te vervangen. Om dit te doen hebben weefselingenieurs een vorm - of steiger - nodig waarop ze de cellen kunnen laten groeien, omdat cellen die in het laboratorium worden gekweekt, zelf geen vormen vormen; in plaats daarvan verspreiden ze zich in een tweedimensionale vorm. De steigers zijn ontworpen om cellen aan te moedigen zich te hechten en in een specifieke vooraf bepaalde vorm te groeien.
Steigers kunnen van verschillende stoffen worden gemaakt. Deze omvatten kunststoffen, zijde-eiwitten, calciumfosfaatkeramiek en zelfs natuurlijke polymeren zoals collageen. In 2010 experimenteerde een Spaans onderzoeksziekenhuis op menselijke harten van donoren en ontdaan van alle cellen, waardoor de collageenstructuur achterbleef. Het doel was om cellen te nemen van een patiënt die een harttransplantatie nodig heeft en de cellen te laten groeien op het collageenraamwerk, waardoor een nieuw hart ontstaat dat het immuunsysteem niet als vreemd aanvalt.
Een tissue engineering-steiger moet poreus zijn. Poriën laten de cellen onderling verbinden en aan elkaar hechten. In het ideale geval zou de steiger ook chemicaliën moeten afgeven die celmigratie, celadhesie en differentiatie naar gespecialiseerde cellen bevorderen. Een ander voordeel van sommige tissue engineering steigers is dat ze biologisch afbreekbaar zijn, zodat ze afbreken zodra de cellen zich in de gewenste vorm hebben gevormd.
Een groot probleem met sommige tissue engineering steigers is dat cellen zuurstof en voedingsstoffen nodig hebben om te groeien. De cellen kunnen in zekere mate in de poriën van het schavot migreren. Zodra de cellen te diep in de poriën beginnen te komen, ontvangen ze echter onvoldoende voedingsstoffen of zuurstof, omdat de bovenste lagen cellen de beweging van de voedingsstoffen en zuurstof in de onderste lagen blokkeren. Eén innovatie, een solid freeform (SFF) -steiger genaamd, omzeilt dit probleem, omdat het is ontworpen met kunstmatige bloedvaten die deze voedingsstoffen door de structuur dragen en afvalproducten verwijderen. SFF tissue engineering scaffolds werden in 2011 geëxperimenteerd om het kunstmatige bloedvatsysteem te perfectioneren, zodat grote complexe organen kunnen worden geproduceerd.
Wetenschappers hebben de huid al gemaakt door huidcellen van patiënten op een collageenstructuur te zaaien. De huid is een tweedimensionale structuur, dus de kwestie van de diffusie van zuurstof en voedingsstoffen heeft de ontwikkeling niet belemmerd. Deze huid wordt gebruikt bij de behandeling van huidtransplantaties.