Jakie są rusztowania inżynierii tkankowej?
Rusztowania inżynierii tkankowej to struktury wykonane ze sztucznych lub naturalnych substancji, które działają jak kształt, na którym komórki mogą rosnąć. Rusztowanie może być obojętne i nie oddziaływać z rosnącymi na nim komórkami lub może aktywnie wspomagać wzrost komórek przez uwalnianie sygnałów chemicznych. Takie rusztowania są przydatne w odbudowie lub wymianie utraconej tkanki ludzkiej.
Podstawą inżynierii tkankowej jest laboratoryjne tworzenie nowych komórek i struktur biologicznych w celu zastąpienia utraconych lub nieprawidłowo działających tkanek i narządów. Aby to zrobić, inżynierowie tkanek potrzebują kształtu - lub rusztowania - do hodowli komórek, ponieważ komórki hodowane w laboratorium same nie tworzą kształtów; zamiast tego rozprzestrzeniają się w formie dwuwymiarowej. Rusztowania są zaprojektowane w celu zachęcania komórek do przyłączania się i wzrostu w określonym, określonym kształcie.
Rusztowania mogą być wykonane z różnych substancji. Należą do nich tworzywa sztuczne, białka jedwabiu, ceramika fosforanu wapnia, a nawet naturalne polimery, takie jak kolagen. W 2010 r. Hiszpański szpital badawczy eksperymentował na ludzkich sercach pobranych od dawców i pozbawionych wszystkich komórek, pozostawiając strukturę kolagenu. Celem było pobranie komórek od pacjenta, który potrzebuje przeszczepu serca, i umożliwienie wzrostu komórek na zrębie kolagenu, tworząc nowe serce, którego układ odpornościowy nie atakuje jako obcy.
Rusztowanie do inżynierii tkankowej musi być porowate. Pory pozwalają komórkom łączyć się ze sobą i przylegać do siebie. Idealnie rusztowanie powinno także uwalniać chemikalia, które pomagają promować migrację komórek, adhezję komórek i różnicowanie do wyspecjalizowanych komórek. Kolejną zaletą niektórych rusztowań do inżynierii tkankowej jest to, że ulegają one biodegradacji, więc rozpadają się, gdy komórki uformują się w pożądany kształt.
Głównym problemem związanym z niektórymi rusztowaniami do inżynierii tkankowej jest to, że komórki potrzebują tlenu i składników odżywczych do wzrostu. Komórki mogą migrować do porów rusztowania w pewnym stopniu. Gdy komórki zaczną wnikać zbyt głęboko w pory, nie otrzymują wystarczającej ilości składników odżywczych lub tlenu, ponieważ górne warstwy komórek blokują ruch składników odżywczych i tlenu do niższych warstw. Jedna innowacja, zwana stałym rusztowaniem o swobodnych formach (SFF), pozwala obejść ten problem, ponieważ została zaprojektowana ze sztucznymi naczyniami krwionośnymi, które przenoszą te składniki odżywcze wokół struktury i usuwają produkty odpadowe. W 2011 r. Eksperymentowano z rusztowaniami do inżynierii tkankowej SFF, aby udoskonalić system sztucznych naczyń krwionośnych, aby można było wytwarzać duże złożone narządy.
Naukowcy stworzyli już skórę, wysiewając komórki skóry pacjenta na strukturę kolagenu. Skóra jest strukturą dwuwymiarową, więc problem dyfuzji tlenu i składników odżywczych nie hamuje rozwoju. Ta skóra jest stosowana w leczeniu przeszczepów skóry.