Los ingenieros biomédicos crecen las estructuras vivas de la tráquea de los módulos uno mismo-montados

Los ingenieros biomédicos en la universidad occidental de la reserva del caso están creciendo tracheas por las células de engatusamiento para formar tres tipos distintos del tejido después de montarlos en una estructura del tubo; sin la confianza en las estrategias del andamio que son investigadas actualmente por otros grupos.

Las juicios acertadas y la investigación y desarrollo adicional podrían algún día no prohibir a cirujanos la opción de reemplazar completo dañada o defectuosa la tráquea por a - la tráquea funcional del natural-tejido en ambos adultos y niños, dijo a Eben Alsberg, profesor en la ingeniería biomédica y la cirugía ortopédica y director de la célula madre de Alsberg y del laboratorio nuevo dirigido (ASCENT) de la terapéutica en la universidad occidental de la reserva del caso.

“La aproximación única que estamos llevando este problema del daño de la tráquea o la baja está formando los módulos del tejido usando las células de un paciente y montándolas como el juguete Legos de la niñez en un tejido más complejo,” dijo a Alsberg, que está llevando la investigación.

Este paso hacia las estructuras vivas de la tráquea del edificio de los módulos uno mismo-montados se explica detalladamente en la aplicación más reciente la ciencia avanzada.

Los co-autores incluyen: Marsha Rolle, profesor adjunto de la ingeniería biomédica del instituto politécnico de Worcester en Worcester, Massachusetts; Hannah Strobel, estudiante de tercer ciclo de WPI; Algodón de Calvin, profesor de la pediatría y fisiología y biofísica en la reserva occidental del caso; y nueve investigadores del laboratorio de Alsberg, incluyendo co-primer Ana Dikina autores y Daniel Alt.

La investigación fue soportada por una concesión $1,9 millones de los institutos nacionales del instituto nacional de la salud de la proyección de imagen y de la bioingeniería biomédicas.

El problema

La tráquea, común llamada la tráquea, es la aerovía entre la caja de voz y los pulmones. Los pacientes pueden necesitar una tráquea reconstruida debido a la resección del tumor o un daño que dé lugar a estenosis traqueal, a estrecharse o a restringir de la tráquea, que inhibe la respiración.

El daño a o la baja del tejido de la tráquea puede ser peligrosa para la vida o llevar a una calidad de vida importante reducida, Alsberg dijo.

Los doctores han limitado las soluciones para los pacientes con tracheas dañados. Si una porción de la tráquea se daña, por ejemplo, pueden ensamblar solamente quirúrgico los extremos si menos que la mitad de la tráquea se daña en adultos o el menos de 30 por ciento en niños.

Otros procedimientos, tales como implantar un stent o simple quitar el tejido que obstruye la aerovía, ofrecen solamente relevo a corto plazo mientras que el tubo reparado tiende a cerrarse lejos otra vez después alrededor de un año.

Las aproximaciones recientes de la tejido-ingeniería usando los materiales sintetizados o naturales como andamio para las células se han resuelto con retos.

Las dificultades han incluido uniformemente el sembrador de las células en el andamio, reconstruyendo los diversos tipos múltiples del tejido encontrados en la tráquea nativa, adaptando el régimen de la degradación del andamio para igualar el índice de nueva formación del tejido, y reconstruyendo contactos importantes entre las células debido al andamio de intervención.

El perfeccionar sobre tratamientos actuales

La estrategia de la ingeniería de la tráquea ahora que es perseguida en la reserva occidental del caso, sin embargo, no tendría esos problemas porque no confía en una estructura separada del andamio, Alsberg dijo.

Según la investigación de Alsberg, un nuevo repuesto de la tráquea debe hacer tres cosas críticas para funcionar correctamente:

(1) mantiene rigidez para prevenir colapso de la aerovía cuando el paciente respira;

(2) contiene el epitelio respiratorio immunoprotective, el tejido que forra las vías respiratorias, que humedece y protege la aerovía y las funciones como barrera a los patógeno potenciales y a las partículas no nativas;

(3) e integra con la vasculatura del ordenador principal, o el sistema de vasos sanguíneos, para soportar viabilidad del epitelio.

Los anillos de uno mismo-montaje desarrollados por los laboratorios de Alsberg y de Rolle cumplen los tres de esos requisitos porque pueden fundir juntos para formar los tubos del cartílago y de los tipos “prevascular” del tejido. Prevascular refiere a los tejidos potencialmente listos para participar en la formación de vasos sanguíneos, aunque no todavía funcional de esa manera.

Los anillos del cartílago son formados agregando las células del tuétano-derivar-vástago en pozos de forma anular. Las microesferas del polímero que contienen una proteína que induzca a las células madres que hagan “chondrocytes,” o las células que forman el cartílago, también se incorporan en los agregados de la célula.

Los anillos prevascular se comprenden de estas células madres tuétano-derivadas y de las células endoteliales, la capa delgada de las células que forran el interior de los vasos sanguíneos.

Los investigadores entonces recubren los tubos con las células epiteliales para formar las construcciones del multi-tejido que satisfacen todos esos requisitos: el cartílago ofrece rigidez, el epitelio sirve el papel del immunoprotection y la red vascular permiso final que el flujo de sangre introduce y que integra el nuevo tejido de la tráquea.

Usando este método, Alsberg, Rolle y sus personas han podido dirigir “neo-tracheas altamente elástico” de diversas tallas, incluyendo los tejidos similares a la tráquea humana. Cuando estos tracheas fueron implantados bajo la piel en ratones, había pruebas que las estructuras prevascular podrían ensamblar hacia arriba con el abastecimiento vascular del ordenador principal.

“La esperanza es que un cirujano podría implantar el tubo del tejido en la carrocería y crecerá e incorporará en el tejido existente,” Alsberg dijo. “Nos excitan sobre esta aproximación, pues puede tener aplicabilidad amplia a la ingeniería ascendente de muchos otros tejidos y órganos complejos.”

Fuente: http://case.edu/