Переосмысление яичной скорлупы и других повседневных материалов для выращивания человеческих тканей и органов
Одна из ключевых задач тканевой инженерии — заставить клетки объединяться в правильную трехмерную структуру при выращивании сосудов, почек или печени вне тела. Эта область сталкивается с трудностями, так как разработка новых комбинаций инженерных материалов и молекул часто бывает сложной и дорогой.
Однако в повседневной жизни существует множество природных и искусственных материалов, которые ранее упускались из виду. Недавние успехи включают использование тофу, яичной скорлупы и бумаги для терапии состояний, связанных с сердечными клапанами, костями, хрящами и нервами.
Нетрадиционный подход и почему он работает
Цель исследовательской группы Camci-Unal — находить новое применение обычным или выбрасываемым предметам для создания трехмерных тканей в лаборатории, пригодных для последующей трансплантации.
- Яичная скорлупа, содержащая карбонат (присутствующий и в костной ткани), используется для изготовления тканевых шаблонов (скаффолдов), которые ускоряют рост и отвердение костных клеток.
- Бумага служит для создания скаффолдов, вдохновленных оригами, для восстановления мышц, костей и хрящей.
- Другие распространенные материалы, такие как части растений, лед и тофу, также показали потенциал в улучшении регенерации и функций тканей. Они могут транспортировать питательные вещества или клеточные сигналы, а также поддерживать способность клеток к движению, прикреплению, росту, размножению и дифференцировке.
Главное преимущество таких материалов — возможность их биологической, химической и физической модификации для имитации свойств конкретных тканей человеческого тела (гибкость бумаги, пористость текстиля, волокна в яблочном жмыхе).
Перспективы и задачи
Дальнейшее изучение этих обычных материалов необходимо для понимания их потенциальных недостатков и особых свойств, а также для ответа на ключевые вопросы:
- Как материал взаимодействует с телом?
- Безопасен ли он для долгосрочного использования?
- Какие тесты необходимы?
- Можно ли масштабировать технологию?
Ответы помогут оценить будущие перспективы нетрадиционных материалов и создать экономичные и устойчивые тканевые платформы для решения глобальных биомедицинских проблем.
Доступные технологии
Чтобы решить проблему неравенства в здравоохранении, биоинженеры должны учитывать разницу в ресурсах между развитыми и недостаточно развитыми регионами. Использование дешевых и широкодоступных нетрадиционных материалов повышает вероятность широкого внедрения таких технологий по всему миру.
Повседневные предметы — от яичной скорлупы до яблочного огрызка — могут быть переосмыслены как форма для сердечного клапана, модель для изучения рака, повязка на рану или каркас для сращивания кости. Возможности для инноваций практически безграничны.