Auf Nanothreads Drücken, Um Lebendes Gewebe Zu Spinnen
Auf Nanothreads Drücken, Um Lebendes Gewebe Zu Spinnen

Video: Auf Nanothreads Drücken, Um Lebendes Gewebe Zu Spinnen

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Anonim

Nanothreads in Zellgröße, die aus der Nadelspitze gesponnen werden und Druck anstelle einer elektrischen Ladung verwenden, versprechen neuartige Regenerationsbehandlungen.

Wissenschaftler, die eine elektrisch geladene Nadel verwenden, haben elektrogesponnene Nanofäden von Zellen, die in Kunststoffpolymeren eingeschlossen sind, um lebende Mikrofasern zu erzeugen, die das Nachwachsen von Gewebe fördern. Leider kann die elektrische Ladung sowohl die gesponnenen Zellen als auch die Wissenschaftler, die das Spinnen durchführen, verletzen. Jetzt haben die Maschinenbauingenieure Suwan Jayasinghe und Sumathy Arumuganathar vom University College London einen Weg gefunden, Nanothreads nur mit Druck zu spinnen, und mit Hilfe von medizinischen Kollegen gezeigt, dass sie solche Nanothreads aus lebendem Herzgewebe herstellen können, die möglicherweise den Weg zum Weben aufzeigen ein völlig neues, gesundes Herz oder sogar frische, neue Haut.

"[Wir können] das elektrische Feld entfernen und die Fasern mit Druck ziehen", sagt Jayasinghe. "Mit dieser Technik können Sie auch Gerüste mit lebenden Zellen herstellen, was zeigt, dass diese Technik auf ganzer Linie angewendet werden kann."

Die Forscher verwendeten diese Methode erfolgreich, um Gewebe aus glatten Muskelzellen aus Kaninchenaorten mit einem speziellen Gerät zu spinnen, das drei konzentrische Nadeln umfasst: eine innere Nadel, die die Zellen herausdrückt, eine zweite Nadel, die ein umhüllendes Polymer ausstößt, und eine dritte, umgebende Nadel, die Druck ausübt. Indem Jayasinghe und seine Kollegen die Zellen mit einer langsamen Geschwindigkeit, das Polymer mit einer etwas schnelleren Geschwindigkeit und einem Druck (der etwas weniger bis fast doppelt so hoch ist wie der der Atmosphäre) ausströmten, zogen sie einen mikrodünnen, kontinuierlichen Faden heraus. "Einige der einfachsten Dinge im Leben sind einige der Dinge, die unerforscht sind", sagt Jayasinghe. "Erhöhen Sie den Druck und Sie erhalten dünnere Fasern."

Zellen, die einem solchen Druck ausgesetzt waren, zeigten im Vergleich zu unbehandelten Kontrollen keine unmittelbaren negativen Auswirkungen oder drei Wochen später. Dies geht aus einem Artikel hervor, in dem die Ergebnisse online in Biomedical Materials dargelegt wurden. Die Technik kann es Forschern ermöglichen, lebende Gerüste von Zellen zu schaffen, um Medikamente abzugeben sowie das Herz und andere Organe zu züchten oder zu regenerieren.

Im Gegensatz zum Elektrospinnen können Forscher mit der neuen Methode derzeit lebende Zellen nicht einfach ausrichten, stellt Jayasinghe fest. Die natürlichen Konzentrationen geladener Moleküle in solchen Zellen richten sie aus, wenn sie einer elektrischen Ladung ausgesetzt sind, solange die Zellen gleichmäßig verteilt sind. Im Gegensatz dazu tendiert die Drucktechnik dazu, Zellen in Clustern zu liefern, aber Forscher sagen, dass das Problem gelöst werden kann, indem der Abstand der Zellmischung geglättet wird.

Unabhängig davon wird die neuartige Technik es Ingenieuren ermöglichen, mit neuen Arten von Materialien zu spielen, beispielsweise mit Metallnanopartikeln, die eine elektrische Ladung gestört hätten. "Man kann sehr gut leitende Verbundwerkstoffe direkt auf Polymere einfädeln, die zuvor noch nicht erforscht waren", sagt Jayasinghe.

Das Team testet nun die Genproduktion der resultierenden zellulären Nanothreads, um deren Sicherheit zu bestimmen. "Sie möchten keine Krebszellen in den Körper von irgendjemandem zurückbringen", bemerkt Jayasinghe. Er fügt hinzu, dass Forscher auch das Potenzial untersuchen, solche Nanothreads aus Stammzellen zu spinnen. "Stammzellen werden sich in alles differenzieren", sagt er. "Sie können auf dein Herz oder auf deine Haut gehen, sie können überall hingehen."

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