Mikroporer lukker ilt og næringsstoffer ind i biofabrikeret væv

Mikroporer i fremstillet væv såsom knogler og brusk tillader næringsstof- og iltdiffusion ind i kernen, og denne nye tilgang kan i sidste ende tillade laboratoriedyrket væv at indeholde blodkar, ifølge et hold af Penn State-forskere.

"Et af problemerne med fremstilling af væv er, at vi ikke kan gøre dem store i størrelse, " sagde Ibrahim T. Ozbolat, lektor i ingeniørvidenskab og mekanik. "Celler dør, hvis næringsstoffer og ilt ikke kan komme ind."

Indvendige celler differentierer sig heller ikke, hvis den kemiske cocktail, der får stamceller til at differentiere, ikke når dem. En porøs struktur tillader både næringsstoffer og andre væsker at cirkulere.

Forskerne prøver en ny tilgang og skaber vævsbyggesten med mikroporer. De betragter dette som et alternativ til vaskularisering - voksende blodkar i vævet - og kalder resultatet porøse vævsstrenge.

Forskerne begynder med stamceller afledt af humant fedt og blander dem med natriumalginatporogener. Afledt af tang, natriumalginat kan udskrives til små partikler, når det er opløst, efterlade små huller - porer - i vævets stof. Holdet bruger blandingen til at 3-D-printe strenge af udifferentieret væv. De kan derefter kombinere strengene for at danne pletter af væv.

Når forskerne udsætter vævet for den kemiske cocktail, det gør stamcellerne til specifikke celler, i dette tilfælde knogle eller brusk. På grund af porerne, væsken kan strømme til alle stamcellerne.

Forskerne rapporterer i et nyligt nummer af Biofremstilling at strengene bevarer 25 procent porøsitet og har poreforbindelse på 85 procent i mindst tre uger.

Ved at 3-D-printe tråde ved siden af ​​og oven på hinanden som vist i deres tidligere arbejde, strengene samles selv for at danne vævspletter.

"Disse plastre kan implanteres i knogler eller brusk, afhængig af hvilke celler de er, " sagde Ozbolat. "De kan bruges til slidgigt, plastre til plastikkirurgi såsom brusk i næseskillevæggen, restaurering af knæ og andre knogle- eller bruskdefekter."

På nogle måder, brusk er lettere end knogle, fordi i den menneskelige krop, brusk har ikke blodkar, der løber igennem. Imidlertid, nogle knogler er naturligt porøse, og så porøsitet er værdifuld til at erstatte eller reparere den knogle. Mens der i øjeblikket kun kan laves små pletter, disse plastre er lettere at fremstille end at dyrke kunstigt væv på stilladser.

Forskerne overvejer at anvende de samme metoder til muskler, fedt og diverse andre væv.