Os coordenadores biomedicáveis crescem estruturas vivas da traqueia dos módulos auto-montados

Os coordenadores biomedicáveis na universidade ocidental da reserva do caso estão crescendo tracheas por pilhas de adulação para formar três tipos distintos do tecido após ter montado os em uma estrutura da câmara de ar; sem confiar nas estratégias do andaime actualmente que estão sendo investigadas por outros grupos.

As experimentações bem sucedidas e uma investigação e desenvolvimento mais adicional poderiam um dia permitir a cirurgiões a opção de substituir a traqueia inteiramente danificada ou defeituosa com o a - a traqueia funcional do natural-tecido em ambos os adultos e crianças, disse Eben Alsberg, professor na engenharia biomedicável e na cirurgia ortopédica e director da célula estaminal de Alsberg & do laboratório novo projetado (ASCENT) da terapêutica na universidade ocidental da reserva do caso.

“A aproximação que original nós estamos tomando a este problema de dano da traqueia ou a perda está formando os módulos do tecido usando as pilhas de um paciente e montando as como o brinquedo Legos da infância em um tecido mais complexo,” disse Alsberg, que está conduzindo a pesquisa.

Esta etapa para estruturas vivas da traqueia da construção dos módulos auto-montados é explicada em detalhe na introdução a mais recente de ciência avançada.

Os co-autores incluem: Marsha Rolle, um professor adjunto da engenharia biomedicável do instituto politécnico de Worcester em Worcester, Massachusetts; Hannah Strobel, um aluno diplomado de WPI; Algodão de Calvin, um professor da pediatria e a fisiologia e a biofísica na reserva ocidental do caso; e nove pesquisadores do laboratório de Alsberg, incluindo co-primeira Anna Dikina autores e Daniel Alt.

A pesquisa foi apoiada por uma concessão $1,9 milhões dos institutos nacionais do instituto nacional de saúde da imagem lactente e da tecnologia biológica biomedicáveis.

O problema

A traqueia, chamada geralmente a traqueia, é a via aérea entre a caixa de voz e os pulmões. Os pacientes podem precisar uma traqueia reconstruída devido à resseção do tumor ou a um ferimento que conduza à estenose tracheal, a um redução ou a constringir da traqueia, que inibe a respiração.

Dano a ou a perda de tecido da traqueia podem ser risco de vida ou para conduzir a uma qualidade de vida significativamente reduzida, Alsberg disse.

Os doutores limitaram soluções para pacientes com tracheas danificados. Se uma parcela da traqueia é danificada, por exemplo, podem somente cirùrgica juntar-se às extremidades se menos do que a metade da traqueia é danificado nos adultos ou nos menos de 30 por cento nas crianças.

Outros procedimentos, tais como a implantação de um stent ou simplesmente o cancelamento afastado do tecido que obstrui a via aérea, oferecem somente o relevo a curto prazo enquanto a câmara de ar reparada tende a se fechar fora outra vez após aproximadamente um ano.

As aproximações recentes da tecido-engenharia usando materiais sintéticos ou naturais como o andaime para pilhas foram encontradas com desafios.

As dificuldades incluíram uniformemente a semeação de pilhas no andaime, recreando os tipos diferentes múltiplos do tecido encontrados na traqueia nativa, costurando a taxa da degradação do andaime para igualar a taxa de formação nova do tecido, e recreando contactos importantes entre pilhas devido ao andaime de intervenção.

Melhoramento em cima dos tratamentos actuais

A estratégia da engenharia da traqueia agora que está sendo levada a cabo na reserva ocidental do caso, contudo, não teria aqueles problemas porque não confia em uma estrutura separada do andaime, Alsberg disse.

De acordo com a pesquisa de Alsberg, uma substituição nova da traqueia deve fazer três coisas críticas para funcionar correctamente:

(1) mantêm a rigidez para impedir o colapso da via aérea quando o paciente respira;

(2) contêm o epitélio respiratório immunoprotective, o tecido que alinha as vias respiratórias, que umedecem e protegem a via aérea e as funções como uma barreira aos micróbios patogénicos potenciais e às partículas estrangeiras;

(3) e integre com o vasculature do anfitrião, ou sistema de vasos sanguíneos, para apoiar a viabilidade do epitélio.

Os anéis demontagem desenvolvidos pelos laboratórios de Alsberg e de Rolle cumprem todos os três daquelas exigências porque podem fundir junto para formar as câmaras de ar da cartilagem e de tipos “prevascular” do tecido. Prevascular refere os tecidos potencial prontos para participar na formação de vasos sanguíneos, embora não ainda funcional nessa maneira.

Os anéis da cartilagem são formados agregando pilhas da abóbora-derivar-haste em poços circulares. As microsfera do polímero que contêm uma proteína que induza as células estaminais se transformar “chondrocytes,” ou as pilhas que formam a cartilagem, são incorporadas igualmente nos agregados da pilha.

Os anéis prevascular são compreendidos destas células estaminais abóbora-derivadas e das pilhas endothelial, a camada fina de pilhas que alinham o interior de vasos sanguíneos.

Os pesquisadores revestem então as câmaras de ar com as pilhas epiteliais para formar as construções do multi-tecido que satisfazem todas aquelas exigências: a cartilagem fornece a rigidez, o epitélio serve o papel do immunoprotection e a rede vascular permitiria finalmente a circulação sanguínea alimentar e integrar o tecido novo da traqueia.

Usando este método, Alsberg, Rolle e sua equipe puderam projectar “neo-tracheas altamente elástico” de vários tamanhos, incluindo os tecidos similares à traqueia humana. Quando estes tracheas foram implantados sob a pele nos ratos, havia uma evidência que as estruturas prevascular poderiam se juntar acima com a fonte vascular do anfitrião.

“A esperança é que um cirurgião poderia implantar a câmara de ar do tecido no corpo e crescerá e incorporará no tecido existente,” Alsberg disse. “Nós somos entusiasmado sobre esta aproximação, porque pode ter a aplicabilidade larga à engenharia de baixo para cima de muitos outros tecidos e órgãos complexos.”

Source: http://case.edu/