Использование нетрадиционных материалов в качестве каркасов для выращивания тканей
Глобальный спрос на трансплантацию тканей и органов значительно превышает предложение. Тканевая инженерия может стать решением, но одна из её ключевых проблем — выращивание ткани в 3-D. Каркасы (скаффолды), используемые для позиционирования клеток, часто сложны и дороги в создании.
В обзоре, опубликованном 18 сентября 2019 года в журнале Trends in Biotechnology, исследователи из Университета Массачусетса в Лоуэлле изучили попытки использовать повседневные материалы — лёд, бумагу и шпинат — в качестве тканевых каркасов. Эти нетрадиционные материалы могут быть более функциональными, экологичными, дешёвыми, доступными по всему миру и применимыми во многих областях биомедицинских исследований.
«Некоторые современные методы тканевой инженерии могут быть дорогими и требовать долгой оптимизации для создания трёхмерных каркасов. Мы обращаемся к природе, чтобы понять, что уже существует и как это можно использовать для регенерации тканей», — говорит ведущий автор Гюльден Камджы-Унал.
Каркасы в тканевой инженерии помогают расположить клетки в определённом порядке, что позволяет им стать функциональными. Однако найти идеальный пористый, биосовместимый и механически прочный каркас сложно. Поэтому учёные обращаются к готовым природным материалам для экономичного и устойчивого подхода.
Примеры нетрадиционных каркасов:
- Шпинат: Его плотная сеть прожилок напоминает сосудистую сеть человеческого сердца. Удалив растительные клетки и оставив матрицу стенок, исследователи из Вустерского политехнического института выращивают на этом «скелете» сердечную ткань.
- Тофу: Используется как богатый белком каркас для заживления ран за счёт улучшения адгезии клеток.
- Яичная скорлупа: Добавление богатой кальцием скорлупы в материалы каркасов может усилить заживление костей и регенерацию нервной ткани.
- Бумага: Вдохновляясь оригами, учёные создают 3-D бумажные каркасы для выращивания костной ткани.
«Люди используют бумагу тысячи лет, но только 10 лет назад её начали применять как каркасы для тканевой инженерии. Иногда простые вещи просто упускают из виду», — отмечает Камджы-Унал.
Хотя первые результаты использования нетрадиционных биоматериалов обнадёживают, необходимы дальнейшие исследования in vivo. Перед клиническим применением необходимо установить стандартные протоколы, эффективность и безопасность материалов.
«Мы не знакомы с некоторыми материалами, потому что они ещё не были достаточно изучены. Мы не знаем об их потенциальных недостатках или, наоборот, о других больших преимуществах», — говорит автор.
Ещё одно преимущество таких материалов — они могут упростить процессы тканевой инженерии, снизить стоимость исследований и воздействие на окружающую среду, сделав эту науку доступнее по всему миру.
«Мы хотим, чтобы наука была доступна каждому в мире, а не только высокооснащённым лабораториям. Мы пытаемся разработать биоматериалы для всех», — заключает Камджы-Унал.