211service.com
Tukšu cirtēji
Mazie, mākslīgie asinsvadi ir paredzēti, lai sniegtu cerību pacientiem, kuriem tiek veikta sirds šuntēšana. Problēma ir tāda, ka šie sīkie sintētiskie trauki mēdz aizsērēt. Tagad, biomedicīnas inženieris Donalds Elberts un viņa komanda Vašingtonas Universitātē Sentluisā ir izstrādājuši jaunu materiālu, kas paredzēts, lai iemānītu ķermeni, veidojot asinsvadus no savām šūnām.
Vašingtonas universitātes bioinženieri iedomājas, ka šeit attēlotais gēls kādu dienu atrisinās asinsreces problēmu mazos, mākslīgos asinsvados. Gēls, kas izgatavots no proteīna fragmentiem (ziliem taisnstūriem), asins proteīna albumīna (pelēki kušķi), signāllipīda (dzelteni plankumi) un sintētiska polimēra (zilas zvaigznes), pierunātu endotēlija šūnas (pelēks kamols), kas veido cilvēku. asinsvadi, lai kolonizētu mākslīgo asinsvadu iekšpusi.
Aizsērēšanas problēmas sakne ir termodinamika, saka Elberts. Ja asinsvads ir izgatavots no modificēta teflona vai jebko citu, izņemot paša ķermeņa šūnas, asinsreces olbaltumvielas nonāk asinsvada sieniņās, pielīp, izvēršas un aktivizējas, izraisot recēšanas reakcijas. Trombi ir pārāk mazi, lai bloķētu lielus asinsvadus, un patiesībā teflona aortas ir izplatītas. Bet traukos, kuru diametrs ir šaurāks par sešiem milimetriem, trombi veido aizsērējumus. Līdz ar to sirds apvedceļa pacienti nevar saņemt mazus mākslīgo asinsvadu implantus. Tā vietā no pacienta ķermeņa ir jāizņem mazi asinsvadi, lai asinis varētu novirzīt no jauna. Šī ir papildu operācija, un galu galā pacientam var beigties asinsvadi, lai novāktu.
Multivide
ANIMĀCIJA: Endotēlija šūnas uz gēla
Elberta risinājums ir jauns pārklājums mākslīgo trauku iekšpusei. Tas galvenokārt sastāv no vielām, kas atrodamas cilvēka organismā. Polietilēnglikols, vienīgā sintētiskā sastāvdaļa, ir daudzveidīgs polimērs, ko izmanto zobu pastās un šampūnos. Saskaroties ar asinīm, tas atgrūž gandrīz visus recēšanas proteīnus, kas mēģina pielipt pie tā. Albumīns, asins proteīns, ir iekļauts, lai savienotu polietilēnglikolus. Polietilēnglikola rokas ir saistītas ar divām bioloģiski aktīvām sastāvdaļām. Viena no sastāvdaļām ir proteīna fragments, kas darbojas kā Velcro, savienojot endotēlija šūnas, kas savieno cilvēka asinsvadus, ar mākslīgo oderējumu. Otra bioaktīvā sastāvdaļa ir asinīs atrodams enzīms, kas var satvert taukainu vielu jeb lipīdu no asinsrites un pārvērst to par lipīdu, ko sauc par sfingozīna-1-fosfātu, kas sūta augšanas un izdzīvošanas signālus endotēlija šūnām.
Sacepuma pagatavošana ir vienkārša, saka Elberts. Visas sastāvdaļas sajauc ūdenī un atstāj uz nakti. No rīta tie veido želeju.
Elberts iedomājas, ka sintētisko transplantātu, kas izklāts ar pārklājumu, pēc tam varētu iešūt esošajā asinsvadā. Polietilēnglikols kādu laiku atgrūž lielāko daļu recēšanas proteīnu. Tikmēr ferments veidos un atbrīvos lipīdus, kas signalizē par endotēlija šūnām, mudinot tās augt uz transplantāta malām. Olbaltumvielu fragmenti noturētu šūnas uz virsmas. Gels atbrīvotu vairāk lipīdu, signalizējot šūnām dalīties un kolonizēties. Cerams, ka pēc mēneša vai diviem visa transplantāta iekšējā virsma būs izklāta ar šūnu slāni, saka Elberts. Šūnas izdalītu ķīmiskas vielas, lai kavētu recēšanu, kā tas dabiski notiek organismā.
Citi pētnieki cīnās ar recēšanas problēmu dažādos veidos, atzīmē Elberts. Viņš saka, ka daudzi cilvēki mēģina izveidot asinsvadus, izmantojot audu inženieriju. Audu inženieri izņem šūnas no pacienta asinsvadiem, audzē tās uz porainas caurules un kopj struktūru, līdz tā ir pietiekami izturīga, lai to varētu atkārtoti implantēt. Trombi neaizsprosto šos asinsvadus, jo tie ir pārklāti ar endotēlija šūnām. Tas darbojas, saka Elberts. Bet cilvēka asinsvada audzēšana laboratorijā ir lēna un neticami dārga. Un asinsvadi var būt trausli – asins plūsma var noplēst šūnas, izraisot recēšanu. Citi ir mēģinājuši izgatavot sintētiskos traukus no recekļiem izturīgiem materiāliem. Tie ir lēti un izturīgi. Un viņi kādu laiku pretojas trombiem. Bet pēc vairākiem gadiem tie var aizsērēt. Dzīvniekiem neviena no metodēm nav pilnībā izdevusies.
Atšķirībā no citām alternatīvām, Elberts saka, trauki, kas izklāti ar viņa komandas materiālu, būtu lēti, viegli, izturīgi, nesarecējoši un imunogēni. Līdz šim viņa gēls ir izturējis dažus sākotnējos testus laboratorijā. Endotēlija šūnas ātri migrē uz gēla. Šūnas pielīp pie tā pat plūsmas kamerā, kas simulē asins plūsmas bīdes spēku.
Elberts piebilst, ka viņa komandas gēls var arī palīdzēt organismam attīstīt jaunus asinsvadu tīklus. Ar to apstrādātās vistas olu membrānas izveidoja jaunus trauku tīklus. Varētu iedomāties, ka pēc sirdslēkmes materiāls tiek novietots blakus sirdij, ļaujot lipīdiem izkliedēties sirds sieniņā un veidot jaunus traukus, kas palīdzētu sirdij izdzīvot, viņš saka.
Ir pārāk agri zināt, kā Elberta asinsvadi vai gēls darbosies cilvēka ķermenī, brīdina Roberts Langers , MIT ķīmijas un bioloģiskās inženierijas profesors. Viņš saka, ka daudzi preparāti laboratorijā ir izskatījušies daudzsološi, bet neveiksmīgi dzīvniekiem. Galvenais ir pētījumi ar dzīvniekiem, īpaši cūkām.
Bažas rada arī drošība, piebilst Omolola Eniola-Adefeso , ķīmijas inženierijas docents Mičiganas Universitātē. Viņa uztraucas, ka Elberta lipīdi, kas organismā sūta daudzus signālus, var traucēt normālus ķermeņa procesus.
Ir jābūt ļoti uzmanīgiem, piekrīt Elberts. Liels lipīdu daudzums var nomākt imūnsistēmu un izraisīt šūnu nāvi. Viņš plāno noteikt, cik daudz viņš var piegādāt, lai stimulētu endotēlija šūnas bez pārslodzes. Viņš saka, ka izmēģinājumi ar dzīvniekiem sāksies 2007. gadā un turpināsies vismaz četrus gadus.
Runājot par recēšanas problēmu, pie tā strādā tikpat daudz inženieru, cik visā valstī ir bioinženieru nodaļas, saka Eniola-Adefeso. Līdz šim viņa saka, ka Elberta pieeja ir visdaudzsološākā.