Искусственные сосуды для микрохирургии
Исследователи давно работают над созданием биоинженерных тканевых имплантатов для восстановления или замещения тканей и органов, поврежденных в результате травмы или при различных заболеваниях. Однако успех этой работы очень сильно зависит от возможности создания надежного соединения между кровеносными сосудами имплантата и сосудистой сети реципиента, что особенно затруднительно при работе с тонкими сосудами.
Специалисты Бостноского университета, работающие под руководством профессора Джо Тяня (Joe Tien), разработали метод, позволяющий использовать тончайшие коллагеновые трубочки для формирования таких критичных для приживления трансплантата соединений.
Успешная имплантация коллагеновой трубочки в бедренную артерию крысы.
Коллаген представляет собой соединение, входящее в состав организма. Он полностью биосовместим и является превосходным субстратом для адгезии клеток, поэтому его применение ассоциировано со значительно меньшим риском развития осложнений по сравнению с применением искусственных материалов.
Обычно в состав коллагена входит до 99% воды, что делает его малопригодным для применения технологии «перекрестной сшивки», часто используемой для повышения прочности полимерных материалов за счет связывания молекул между собой. Однако авторы продемонстрировали, что высушивание большого фрагмента коллагена на круглом вращающемся стержне (наподобие вертела) обеспечивает его уплотнение и сжатие до диаметра стержня. Получающаяся в результате трубчатая структура может быть подвергнута процедуре перекрестной сшивки для придания ей дополнительной прочности.
Комбинирование высушивания и перекрестной сшивки оказалось ключом к успеху. При имлантации таких упрочненных коллагеновых трубочек в бедренную артерию крысы они позволяли восстанавливать и в течение 20 минут поддерживать кровообращение, демонстрируя прочность, аналогичную прочность артерии животного.
Схема формирования трубочек диаметром 1 мм из высушенного коллагена.
В настоящее время авторы работают над увеличением периода времени, на протяжении которого трансплантат позволит поддерживать нормальный кровоток. Применение «голых» коллагеновых трубочек с большой вероятностью будет запускать процесс тромбообразования, однако этот риск можно снизить путем заселения их поверхности эндотелиальными клетками, обычно выстилающими внутреннюю поверхность сосудов и хорошо растущими на покрытых коллагеном поверхностях. Исследователи уже продемонстрировали возможность создания таких покрытых клетками имплантатов и планируют эксперименты по изучению их функциональности в условиях организма на протяжении длительного перида времени.
Статья Xuanyue Li et al. Generation, Endothelialization, and Microsurgical Suture Anastomosis of Strong 1-mm-Diameter Collagen Tubes опубликована в журнале Tissue Engineering Part A.
Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering: Tiny bioengineered blood vessel grafts aid delicate microsurgeries. https://www.nibib.nih.gov/news-events/newsroom/tiny-bioengineered-blood-vessel-grafts-aid-delicate-microsurgeries-1
04.04.2017