Tillverkningen av en prototypvävnad med funktionella egenskaper nära naturliga vävnader är avgörande för effektiv transplantation. Vävnadstekniska ställningar används vanligtvis som stöd som tillåter celler att bilda vävnadsliknande strukturer som väsentligen krävs för att cellerna ska fungera korrekt under förhållanden nära den tredimensionella vävnaden.

Forskare från Bionanotechnology Lab vid Kazan Federal University kombinerade biopolymerer kitosan och agaros (polysackarider) och gelatinprotein för att producera vävnadstekniska ställningar och demonstrerade förbättringen av mekanisk styrka, högre vattenupptag och termiska egenskaper i kitosan-gelatin-agaros-hydrogeler dopade med halloysit.

Chitosan, en naturlig biologiskt nedbrytbar och kemiskt mångsidig biopolymer, har använts effektivt i antibakteriella, svampdödande, antitumör- och immunstimulerande formuleringar. För att övervinna nackdelarna med rena kitosanställningar som mekanisk bräcklighet och låg biologisk resistens, kitosan byggnadsställningar är typiskt dopade med andra stödjande föreningar som möjliggör mekanisk förstärkning, vilket ger biologiskt resistenta kompositställningar.

Agaros är en galaktosbaserad ryggradspolysackarid isolerad från röda alger, med anmärkningsvärda mekaniska egenskaper som är användbara vid design av vävnadstekniska ställningar.

Gelatin bildas av kollagen genom hydrolys (bryter trippelhelixstrukturen till enkelsträngade molekyler) och har ett antal fördelar jämfört med dess prekursor. Det är mindre immunogent jämfört med kollagen och det behåller informationssignalsekvenser som främjar cellvidhäftning, migration, differentiering och spridning.

Yteoregelbundenheterna hos ställningens porer är resultatet av olösliga komponenter i nanostorlek; dessa främjar den bästa vidhäftningen av cellerna på ställningsmaterial, medan nanopartikelfyllmedlen ökar kompositernas styrka. Således, forskare dopade halloysit nanorör i en kitosan-agaros-gelatinmatris för att designa de implanterbara 3D-cellställningarna.

De resulterande ställningarna visar formminne vid deformation och har den porösa strukturen som är lämplig för cellvidhäftning och proliferation, avgörande för tillverkning av konstgjord vävnad. Makroskopiska observationer har bekräftat att alla prover av byggnadsställningar uppvisar det svampliknande beteendet med formminnet och formrekonstitutionen efter deformation både i vått och torrt tillstånd.

Svällningsexperimenten indikerade att tillsatsen av halloysit avsevärt kan förbättra hydrofiliciteten och vätningen av kompositställningar. Införlivandet av halloysit nanorör i byggnadsställningarna ökar vattenupptaget och förbättrar därefter biokompatibiliteten. De inneboende egenskaperna hos halloysit nanorör kan användas för att förbättra biokompatibiliteten hos byggnadsställningar genom laddning och fördröjd frisättning av olika bioaktiva föreningar. Detta ger möjlighet till byggnadsställningar med definierade egenskaper för riktad differentiering av celler på matriser på grund av gradvis frisättning av differentieringsfaktorer.

Experiment på två typer av humana cancerceller (A549 och Hep3B) visar att in vitro celladhesion och proliferation på nanokompositerna sker utan förändringar i livsduglighet och cytoskelettbildning.

Ytterligare in vivo biokompatibilitet och biologisk nedbrytbarhet utvärdering hos råttor har bekräftat att byggnadsställningarna främjar bildandet av nya blodkärl runt implantationsställena. Ställningarna visar utmärkt resorption inom sex veckor efter implantation hos råttor. Neo-vaskularisering observerad i nybildad bindväv placerad nära ställningen möjliggör fullständigt återställande av blodflödet.

De erhållna resultaten indikerar att de halloysitdopade byggnadsställningarna är biokompatibla, vilket visats både in vitro och in vivo. Dessutom, de bekräftar den stora potentialen hos porösa byggnadsställningar av kitosan-agaros-gelatin i nanokomposit dopade med halloysit inom vävnadsteknik med potential för varaktig läkemedelsleverans i nanorör.