Пряжа искусственных капилляров в машине для сладкой ваты

Исследователи неуклонно приближают нас ко дню, когда заказ нового органа может быть таким же обычным, как заказ МРТ. Одним из препятствий в создании органов, выращенных в лаборатории, является то, что клеткам в такой структуре нужен способ, чтобы получать питательные вещества. Исследователи Университета Вандербильта (VU) возможно преодолели это препятствие, используя самые неожиданный инструмент – машину для сладкой ваты.

Леон Беллан, доцент кафедры технологии машиностроения VU, возился с машиной для сладкой ваты в течение некоторого времени, поняв, что машина совершенна в прядении крошечных нитей, которые напоминают человеческие капилляры.

"Я пошел и купил машину для сладкой ваты за $ 40", - сказал Беллан. "Выяснилось, что она формируется нити, которые были около одной десятой ширины человеческого волоса - примерно тот же размер капилляров - чтобы они могли быть использованы для изготовления структуры каналов в других материалах."
Вопрос, однако, заключается в том, что если нити вышли из сахара, то при попытке имплантировать их в гидрогель, который используется для выращивания ткани органа, они бы просто растворились, как только гель коснулся бы их. Нужно было вещество, которое может противостоять гелю на водной основе, а затем может раствориться, когда гель окажется на месте, оставив крошечные каналы.

Беллан и его команда обнаружили, что полимер, который называется PNIPAM (N-изопропилакриламид) был идеальным материалом для работы, так как он растворим только ниже 32°C. Для того чтобы воспользоваться этим, исследователи сделали нити из PNIPAM, используя машину, очень похожую на машину для сладкой ваты, а затем погрузили их в желатин, который хранился в тепле в инкубаторе при 37°C.

После того, как желатин был установлен, их охлаждали до комнатной температуры, что растворяло нити, оставив крошечные трубки.

Эти трубки были затем накачивали клетками вместе с питательными веществами, которые необходимы им, чтобы расти. Беллан сообщил, что через неделю, 90 процентов клеток в пробирках были живы и способны функционировать.

Это имеет явное преимущество над другим распространенным способом создания капилляров в гелях, известным как процесс «снизу-вверх». В таком процессе клетки выращивают в геле, и в конечном итоге они спонтанно выращивают собственные капилляры. Но процесс занимает много времени, а это значит, что новые слои не могут быть помещены в ткань до образования капилляров, потому что есть шанс, что клетки в середине структуры могут отмереть.

Потому метод Беллана, известный как подход "сверху-вниз", может образовывать все сразу капилляры, где более толстые тканевые структуры теоретически могут оказаться невозможными.

Беллан и его коллеги теперь ищут способы адаптировать процесс, чтобы имитировать капилляры в различных типах тканей. "Наша цель состоит в том, чтобы создать базовые 'инструменты', которые позволят другим исследователям использовать этот простой, недорогой подход для создания искусственных сосудов, необходимых для поддержания искусственных печени, почек, костей и других органов," - сказал он.