Mikroporer i tillverkade vävnader som ben och brosk möjliggör diffusion av näringsämnen och syre in i kärnan, och detta nya tillvägagångssätt kan så småningom tillåta labb-odlad vävnad att innehålla blodkärl, enligt ett team av Penn State-forskare.

"Ett av problemen med tillverkning av vävnader är att vi inte kan göra dem stora i storlek, " sa Ibrahim T. Ozbolat, docent i ingenjörsvetenskap och mekanik. "Celler dör om näring och syre inte kan komma in."

Inuti cellerna differentierar sig inte heller om den kemiska cocktail som utlöser stamceller att differentiera inte når dem. En porös struktur gör att både näringsämnen och andra vätskor kan cirkulera.

Forskarna försöker ett nytt tillvägagångssätt och skapar vävnadsbyggstenar med mikroporer. De anser att detta är ett alternativ till vaskularisering - växande blodkärl i vävnaden - och kallar resultatet för porösa vävnadssträngar.

Forskarna börjar med stamceller som härrör från mänskligt fett och blandar dem med natriumalginatporogener. Kommer från tång, natriumalginat kan skrivas ut till små partiklar som, när det är upplöst, lämna efter sig små hål – porer – i vävnadens tyg. Teamet använder blandningen för att 3-D-printa strängar av odifferentierad vävnad. De kan sedan kombinera strängarna för att bilda vävnadsfläckar.

När forskarna exponerar vävnaden för den kemiska cocktailen, det förvandlar stamcellerna till specifika celler, i detta fall ben eller brosk. På grund av porerna, vätskan kan flöda till alla stamceller.

Forskarna rapporterar i ett färskt nummer av Biotillverkning att strängarna bibehåller 25 procents porositet och har poranslutning på 85 procent i minst tre veckor.

Genom att 3-D-printa strängar bredvid och ovanpå varandra som visas i deras tidigare arbete, strängarna sätts ihop för att bilda vävnadsfläckar.

"Dessa plåster kan implanteras i ben eller brosk, beroende på vilka celler de är, " sa Ozbolat. "De kan användas för artros, plåster för plastikkirurgi såsom brosket i nässkiljeväggen, knärestaurering och andra skelett- eller broskdefekter."

På vissa sätt, brosk är lättare än ben eftersom i människokroppen, brosk har inga blodkärl som rinner genom det. Dock, vissa ben är naturligt porösa, och så porositet är värdefull för att ersätta eller reparera det benet. Även om för närvarande bara små fläckar kan göras, dessa plåster är lättare att tillverka än att odla konstgjord vävnad på byggnadsställningar.

Forskarna överväger att tillämpa samma metoder på muskler, fett och olika andra vävnader.