Forskare i Asien använde trippelkoaxial cellutskriftsteknik för att konstruera biomimetiska vävnadskonstruerade blodkärl som inkluderar ett endotellager omgivet av ett glattmuskellager. De för tidigt födda blodkärlen utvärderades in vivo genom ett interpositionellt abdominalt aortatransplantat i en råttmodell. Kredit:Gao et al.
Ett biomimetiskt blodkärl tillverkades med en modifierad 3-D cellutskriftsteknik och biobläck, som formulerades från glatta muskelceller från en mänsklig aorta och endotelceller från en navelven. Resultatet är ett fullt fungerande blodkärl med en dubbelskiktsarkitektur som överträffar befintlig konstruerad vävnad och för 3-D-printade blodkärl flera grundläggande steg närmare klinisk användning.
De konstruerade blodkärlen transplanterades som abdominal aorta i sex råttor. Under de kommande veckorna, forskare observerade en transformation där råttans fibroblaster bildade ett lager av bindväv på implantatets yta för att integrera det tillverkade kärltransplantatet som en del av det befintliga, levande vävnad. Resultaten, publicerad i Tillämpad fysik recensioner , inkludera detaljer om den trippelkoaxiala 3-D-utskriftsteknik de utvecklat och deras analys av den unika arkitekturen, fysiska styrkor och biologisk aktivitet hos den konstruerade vävnaden.
"Det konstgjorda blodkärlet är ett viktigt verktyg för att rädda patienter som lider av hjärt-kärlsjukdom, ", sa författaren Ge Gao. "Det finns produkter i klinisk användning gjorda av polymerer, men de har inte levande celler och kärlfunktioner. Vi ville vävnadskonstruera ett levande, funktionellt blodkärlstransplantat."
Tidigare försök att konstruera blodkärl med liten diameter har gett blodkärl som är ömtåliga och benägna att blockeras. De använder ofta en avskalad version av extracellulärt material, som kollagenbaserade biobläck. I kontrast, material från ett naturligt blodkärl innehåller kollagen plus en samling olika biomolekyler som ger en gynnsam mikromiljö för vaskulär celltillväxt.
Genom att använda dessa inhemska materialbaserade biobläck bevaras blodkärlets naturliga komplexitet och påskyndar genereringen av funktionella kärlvävnader, så de har förbättrad styrka och anti-trombosfunktioner.
Efter tillverkning, det tryckta blodkärlet mognades i ett labb som utformats för att anpassa kärlets biologiska och fysiska egenskaper till exakta specifikationer för väggtjocklek, cellulär anpassning, sprängtryck, brottgräns, och dess förmåga att kontraktera, efterliknar naturliga blodkärlsfunktion.
Författarna planerar att fortsätta utveckla processer för att öka styrkan i blodkärlen närmare den hos mänskliga kranskärl. De planerar också att utföra långtidsutvärdering av vaskulära transplantat, observera vad som händer när de fortsätter att utvecklas på plats och blir verklig vävnad i den implanterade miljön.
