211service.com
Voksende organer og hjælper med at hele sår
Et elastisk nyt stof fremstillet ved at forbinde proteinerne, der findes i muskelvæv, kunne udgøre et stillads til at dyrke nye organer. Det kan også bruges som belægning til bandager for at hjælpe sår med at hele hurtigt og med mindre ardannelse. Stoffet er lavet i laboratoriet af Kevin Kit Parker , professor ved Harvard's School of Engineering and Applied Science.
Protein mønster: Denne computergengivelse viser krusninger på stof lavet af protein. Sådanne stoffer kunne bruges som stilladser til dyrkning af organer.
Når kroppen dyrker nyt væv, udskiller celler fibronectin - en stærk, strækbar type protein, der fungerer som et støttende stillads. Den form og struktur, som fibronectin antager, styrer den efterfølgende vækst af nye celler, hvilket giver det resulterende væv den korrekte form.
Parkers team skaber stoffet ved at afsætte fibronectinmolekyler oven på en vandafvisende polymeroverflade. Dette får proteinerne, som normalt er bundtet sammen, til at optrevle. Dernæst stemples proteinlaget på en opløselig, vandtiltrækkende polymerplade oven på et stykke glas. Tilsætning af vand og opvarmning af blandingen til stuetemperatur får proteinerne til at binde sammen for at danne stoffet. Det opløser også polymeren, så stoffet kan pilles væk og samles.
Holdet lavede farveprøver af materiale, der var 10 nanometer tykt og omkring 2,5 centimeter bredt. Forskerne kan kontrollere stoffets arkitektur og mekaniske egenskaber ved at bruge forskellige proteiner eller ændre den måde, de er justeret på.
Forskellige forskningsgrupper udvikler måder at dyrke erstatningsvæv på i laboratoriet, men en stor udfordring er at give den rigtige retning for væksten af nye celler. Forskere har tidligere lavet cellulære stilladser ved at skylle de levende celler fra høstede lever og hjerter og ved at skabe cellulære skeletter lavet af polymerer.
Ved at bygge det nye stillads fra proteinet op, kan Parkers team programmere retningsangivelser ind i stilladsets arkitektur og dermed dirigere væksten af celler i den ønskede retning. Brug af naturlige proteiner frem for syntetiske polymerer eller decellulariserede organer reducerer sandsynligheden for, at det nye væv vil blive afvist, når det først er implanteret.
I et eksperiment dyrkede forskerholdet hjertemuskelceller oven på et stykke færdigt stof. Stoffet fik muskelcellerne til at knytte sig sammen for at danne et væv, der slog, når det blev stimuleret elektrisk, i en uge.
Det er en meget smart tilgang, siger Juan Hinestroza , assisterende professor og direktør for Textiles Nanotechnology Laboratory ved Cornell University. Styringen af stilladsets arkitektur er virkelig, virkelig ny. Og skalerbarheden – du kan bruge den til at lave større mønstre.
Bortset fra at bygge tredimensionelle stilladser til organrekonstruktion, kunne det nye stof indlejres i bandager, hvilket accelererer sårheling og minimerer ardannelse.
Materialet kunne også finde andre nye anvendelser. En tiltalende egenskab er dens usædvanlige elasticitet. Fibronectinproteinet, som danner basistråden i stoffet, er en del af det molekylære maskineri, der tillader musklerne at trække sig sammen og slappe af.
[Fibronectin] er komprimeret som en fjeder, når du trækker din muskel sammen, og når du slapper af, skubber den den tilbage, siger Parker. Denne struktur giver stoffet dets elasticitet, og gør det muligt at strække det op til 18 gange dets oprindelige længde. Når du trækker i stoffet, folder du proteinerne ud, hvilket giver yderligere styrke, siger Parker.
Parkers team udforsker det nye stofs mekaniske egenskaber og undersøger dets styrke og strækbarhed. Den nye stemplingsmetode kunne lade dem lave større, mere komplekse stoffer. Basisteknologien er nede, siger Parker. Nu skal vi lette spinout-applikationerne.