18 березня, 2024
Новий підхід до тканинної інженерії покращує формування кровоносних судин
Втрата великої кількості м’яких тканин унаслідок травми або пухлини може вимагати реконструктивної операції. Ці втручання зазвичай спираються на структурний каркас, який утримує клітини або тканини разом; він зроблений із гідрогелів або інших біоматеріалів, які забезпечують підтримку росту нових кровоносних судин. Але коли ці каркаси виготовлені з великої кількості гідрогелів, то вони мають кілька обмежень, що можуть призвести до повільного та неорганізованого росту кровоносних судин. Для подолання цих обмежень дослідники з Університету штату Пенсільванія розробили новий об’єднаний підхід, який поєднує новий каркас, виготовлений із гранульованих гідрогелів, із хірургічною технікою під назвою мікропункція.
Під час хірургічної мікропункції виконують крихітні точні розрізи у кровоносних судинах, що прискорює васкуляризацію. Хоча нові судини можуть швидко рости, минулі дослідження показують, що вони не утворюють добре організованих структур у поєднанні з масивними гідрогелевими каркасами. Щоби сприяти упорядкованому росту судин, учені розробили гранульовані гідрогелеві каркаси. Структури виготовлені з гідрогелевих частинок (мікрогелів), які в тисячу разів більші, ніж полімерні ланцюги/наночастинки, знайдені в об’ємних гідрогелевих каркасах. Наночастинки створюють менші пори, які мають обмежену організацію кровоносних судин і взаємозв’язок у великих гідрогелях.
Навпаки, мікрогелі створюють більші пори, що забезпечує швидке вростання клітин і васкуляризацію. Аби керувати архітектурою кровоносних судин, мікрогелі були створені різних розмірів. Для формування правильної сітки кровоносних судин учені регулювали розміри пор між мікрогелями. Чим менші мікрогелі, тим менший середній діаметр пор і менша міжкапілярна відстань під час формування судини.
Потім дослідники оцінили свій гібридний підхід на живих щурах. Через тиждень після втручання імунофлуоресцентне фарбування показало, що новий метод призвів до більш значного збільшення міграції та накопичення клітин у тканинах (клітинна інфільтрація), порівнюючи з іншими групами дослідження. Учені також виміряли кровотік через тиждень, вводячи барвник у кровоносні судини щурів і використовуючи штучний інтелект для цього. Перфузія у структурованих кровоносних судинах вказує на те, що нова мережа кровоносних судин є функціональною, взаємопов’язаною та керованою мікроархітектурою гранульованих гідрогелевих каркасів, що підтверджує значний прогрес у тканинній інженерії.
Джерело: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202307928