Gli ingegneri biomedici coltivano le strutture viventi della trachea dai moduli auto-montati

Gli ingegneri biomedici alla Case Western Reserve University stanno coltivando i tracheas persuadendo le celle per formare tre tipi distinti del tessuto dopo il montaggio loro in una struttura del tubo; senza contare sulle strategie dell'armatura corrente che sono studiate da altri gruppi.

Le riuscite prove ed ulteriori ricerca e sviluppo potrebbero qualche giorno concedere a chirurghi l'opzione di sostituzione della trachea completamente nociva o difettosa con la a - la trachea funzionale del naturale-tessuto in entrambi gli adulti e bambini, ha detto Eben Alsberg, professore in assistenza tecnica biomedica e ortopedia e Direttore della cellula staminale di Alsberg & del laboratorio novello costruito (ASCENT) di terapeutica alla Case Western Reserve University.

“L'approccio che unico stiamo adottando a questo problema di danno della trachea o la perdita sta formando i moduli del tessuto facendo uso delle celle di un paziente e montandole come il giocattolo Legos di infanzia in un tessuto più complesso,„ ha detto Alsberg, che piombo la ricerca.

Questo punto verso le strutture viventi della trachea dell'edilizia dai moduli auto-montati è spiegato dettagliatamente nell'emissione più recente di scienza avanzata.

I co-author includono: Marsha Rolle, un professore associato di assistenza tecnica biomedica dall'istituto politecnico di Worcester a Worcester, Massachusetts; Hannah Strobel, un dottorando di WPI; Cotone di Calvin, un professore di pediatria e fisiologia e biofisica alla riserva occidentale di caso; e nove ricercatori dal laboratorio di Alsberg, compreso co-prima Anna Dikina autori e Daniel alt.

La ricerca è stata supportata da una concessione $1,9 milioni dagli istituti nazionali dell'istituto nazionale della salubrità della rappresentazione e della bioingegneria biomediche.

Il problema

La trachea, comunemente chiamata la trachea, è le vie respiratorie fra la casella di voce ed i polmoni. I pazienti possono avere bisogno di una trachea ricostruita a causa di resezione del tumore o di una lesione che provoca la stenosi tracheale, una limitazione o restringersi della trachea, che inibisce la respirazione.

Il danneggiamento di o la perdita di tessuto della trachea può essere pericolosa o piombo ad una qualità di vita significativamente diminuita, Alsberg ha detto.

Medici hanno limitato le soluzioni per i pazienti con i tracheas nocivi. Se una parte della trachea è danneggiata, per esempio, possono unire soltanto chirurgicamente le estremità se di meno che la metà della trachea è danneggiato in adulti o meno di 30 per cento in bambini.

Altre procedure, come l'impianto dello stent o semplicemente rimozione via del tessuto che ostruisce le vie respiratorie, offrono soltanto il sollievo a breve termine mentre il tubo riparato tende a chiudersi ancora fuori dopo circa un anno.

Gli approcci recenti di tessuto-assistenza tecnica facendo uso dei materiali sintetici o naturali come armatura per le celle sono stati incontrati le sfide.

Le difficoltà hanno compreso costante la semina delle celle sull'armatura, ricreando i tipi differenti multipli del tessuto trovati nella trachea indigena, adattante la tariffa di degradazione dell'armatura per uguagliare la tariffa di nuova formazione del tessuto e ricreante i contatti importanti fra le celle a causa dell'impalcatura d'intervento.

Migliorando sopra i trattamenti correnti

La strategia di assistenza tecnica della trachea ora che è perseguita alla riserva occidentale di caso, tuttavia, non avrebbe quei problemi perché non conta su una struttura separata dell'impalcatura, Alsberg ha detto.

Secondo la ricerca di Alsberg, una nuova sostituzione della trachea deve fare tre cose critiche per funzionare correttamente:

(1) mantiene la rigidità per impedire il crollo della galleria di ventilazione quando il paziente respira;

(2) contiene l'epitelio respiratorio immunoprotective, il tessuto che allinea le vie respiratorie, che inumidiscono e proteggono le vie respiratorie e le funzioni come barriera agli agenti patogeni potenziali ed alle particelle non Xeros;

(3) ed integra con il sistema vascolare ospite, o il sistema dei vasi sanguigni, per supportare l'attuabilità dell'epitelio.

Gli anelli dimontaggio sviluppati dai laboratori di Rolle e di Alsberg soddisfanno tutti e tre le di quelle richieste perché possono fondere per formare i tubi sia di cartilagine che dei tipi “prevascular„ del tessuto. Prevascular si riferisce ai tessuti potenzialmente pronti a partecipare alla formazione di vasi sanguigni, comunque non ancora funzionale in quel modo.

Gli anelli della cartilagine sono costituiti dal cumulo delle celle del midollo-derivare-gambo in pozzi a sezione circolare. Le microsfere del polimero che contengono una proteina che incita le cellule staminali a trasformarsi in “in chondrocytes,„ o le celle che formano la cartilagine, egualmente sono comprese nei cumuli delle cellule.

Gli anelli prevascular sono compresi sia queste cellule staminali midollo-derivate che le celle endoteliali, lo strato sottile delle celle che allineano l'interno dei vasi sanguigni.

I ricercatori poi ricoprono i tubi di celle epiteliali per formare le costruzioni del multi-tessuto che soddisfanno tutti quei requisiti: la cartilagine fornisce la rigidità, l'epitelio servisce il ruolo del immunoprotection e la rete vascolare infine permetterebbe il flusso sanguigno di alimentare ed integrare il nuovo tessuto della trachea.

Facendo uso di questo metodo, Alsberg, Rolle ed il loro gruppo hanno potuti costruire “neo-tracheas„ altamente elastico di varie dimensioni, compreso i tessuti simili alla trachea umana. Quando questi tracheas sono stati impiantati sotto l'interfaccia in mouse, c'era prova che le strutture prevascular potrebbero unirsi con l'offerta vascolare ospite.

“La speranza è che un chirurgo potrebbe impiantare il tubo del tessuto nell'organismo e si svilupperà ed incorporerà nel tessuto attuale,„ Alsberg ha detto. “Siamo eccitati circa questo approccio, poichè può avere vasta applicabilità ad assistenza tecnica dal basso di molti altri tessuti ed organi complessi.„

Sorgente: http://case.edu/