Безопасная и масштабируемая вибрационная методика для улучшения тканей, выращенных в лаборатории

от

Исследователи из отдела машиностроения Макгиллского университета разработали безопасную и недорогую методику создания живых материалов, таких как ткани, органы и тромбы. Простое вибрирование этих материалов в процессе их формирования позволяет учёным существенно влиять на их прочность.

Результаты опубликованы в журнале Advanced Functional Materials

Учёные использовали динамик для контролируемой вибрации, мягко перемешивая живые материалы во время их формирования. Таким образом они смогли влиять на организацию клеток и на то, насколько прочным или слабым станет конечный материал.

Методика работает с различными мягкими клеточными материалами, включая тромбы, изготовленные из настоящей крови, и другие человеческие ткани.

Арам Бахмани, соавтор исследования и постдокторант Йельского университета, проводил исследование в Макгилле в качестве аспиранта в лаборатории биоматериалов под руководством доцента Цзянью Ли. Бахмани объяснил, что прочные тромбы, быстро образующиеся, жизненно важны для использования в чрезвычайных ситуациях, таких как травматические повреждения. Они также полезны для людей с нарушениями свёртываемости крови.

«С другой стороны, тот же подход может помочь разработать тромбы, которые при необходимости легче разрушаются, помогая предотвратить опасные состояния, такие как инсульт или тромбоз глубоких вен», — добавил он. «Механическое воздействие позволяет нам сделать материал в четыре раза прочнее или слабее, в зависимости от того, для чего он нам нужен».

Предыдущие методы

Предыдущие подходы к формированию живых тканей основывались на физических силах, таких как магниты или ультразвуковые волны. Хотя эти методы многообещающие, они часто не могут воспроизвести сложность реальных тканей, которые содержат миллиарды клеток и имеют толстые трёхмерные структуры. Кроме того, они часто ограничены определёнными материалами, могут повредить здоровые ткани и иногда вызывают иммунный ответ.

Исследование учёных — первое, которое показывает, что механическое перемешивание, очень простой и широко доступный инструмент, может контролировать внутреннюю структуру и характеристики живых материалов «безопасным, масштабируемым и высоко настраиваемым способом».

Чтобы подтвердить свои выводы, команда провела серию тестов, чтобы измерить, как вибрация влияет на различные материалы, содержащие клетки, такие как гели на основе крови, плазма и альгинат, полученный из морских водорослей. Используя визуализацию и механический анализ, они оценили, насколько широко можно применить этот метод. Затем они проверили технику на животных.

Результаты показали, что методика работает при применении внутри тела, не повреждая окружающие здоровые ткани.

Бахмани сказал, что, по его мнению, этот простой метод однажды может быть интегрирован в передовые медицинские устройства или методы лечения ран.

«Что особенно интересно, так это то, что наш метод является неинвазивным, недорогим и простым в реализации», — сказал он. «Он не требует дорогостоящего оборудования или сложных химических веществ, а значит, однажды его можно будет встроить в портативные медицинские устройства, такие как ручной инструмент для остановки кровотечения или умный пластырь, который ускоряет заживление».

Он отметил, что метод требует дальнейших испытаний, например, на нерегулярных ранах или в сочетании с определёнными лекарствами, прежде чем его можно будет использовать в реальных медицинских условиях.

«Для перехода к клиническому применению потребуется миниатюризация устройств, оптимизация настроек для различных медицинских сценариев и проведение регуляторных испытаний для обеспечения безопасности и эффективности у людей», — сказал он.

Предоставлено Макгиллским университетом.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте