Vad är vävnadstekniska ställningar?

Vävnadstekniska ställningar är strukturer tillverkade av konstgjorda eller naturliga ämnen som fungerar som en form på vilka celler kan växa. Ställningen kan vara inert och inte interagera med cellerna som växer på det, eller det kan aktivt hjälpa cellerna att växa genom att släppa kemiska signaler. Sådana ställningar är användbara för att hjälpa till att bygga om eller ersätta förlorad mänsklig vävnad.

Grunden för vävnadsteknik är laboratorietillverkning av nya celler och biologiska strukturer för att ersätta förlorade eller funktionsdugliga vävnader och organ. För att göra detta behöver vävnadsingenjörer en form - eller ställning - för att odla cellerna, eftersom celler som odlas i laboratoriet inte bildar former av sig själva; istället sprider de sig i en tvådimensionell form. Byggnadsställningarna är utformade för att uppmuntra celler att fästa och växa i en specifik förutbestämd form.

Byggnadsställningar kan tillverkas av olika ämnen. Dessa inkluderar plast, silkeproteiner, kalciumfosfatkeramik och till och med naturliga polymerer såsom kollagen. 2010 experimenterade ett spanskt forskarsjukhus med mänskliga hjärtan som tagits från givare och avlägsnade alla celler och lämnade kollagenstrukturen. Syftet var att ta celler från en patient som behöver en hjärttransplantation och låta cellerna växa på kollagenramen och skapa ett nytt hjärta som immunsystemet inte attackerar som främmande.

En vävnadsteknisk ställning måste vara porös. Porerna låter cellerna sammankopplas och fästa vid varandra. Helst bör ställningen också frigöra kemikalier som hjälper till att främja cellmigrering, cellhäftning och differentiering till specialiserade celler. En annan fördel med vissa vävnadstekniska byggnadsställningar är att de är biologiskt nedbrytbara, så att de bryts ned när cellerna har bildats sig till önskad form.

Ett stort problem med vissa vävnadstekniska ställningar är att celler behöver syre och näringsämnen för att växa. Cellerna kan migrera till porerna i ställningen i en utsträckning. När cellerna börjar komma för djupt in i porerna får de emellertid inte tillräckligt med näringsämnen eller syre, eftersom de övre lagren av celler blockerar näringsämnets rörelse och syre i de nedre skikten. En innovation som kallas ett solidt byggnadsställning (SFF) stöter på detta problem eftersom det är utformat med konstgjorda blodkärl som bär dessa näringsämnen runt strukturen och tar bort avfallsprodukter. SFF-byggnadsställningar för vävnadsteknik experimenterades 2011 för att göra det konstgjorda blodkärlsystemet perfekt så att stora komplexa organ kan produceras.

Forskare har redan gjort hud genom att sätta patienterna i hudceller på en kollagenstruktur. Hud är en tvådimensionell struktur, så syre- och näringsdiffusionsfrågan har inte hindrat utvecklingen. Denna hud används vid behandling som involverar hudtransplantat.