V laboratoři Alberta Pappalarda, lékaře a postdoka specializujícího se na dermatologii a tkáně
Konstrukce kůže v podobě ruky
Technologie pro růst kožních struktur neníprošel za 40 let výraznými změnami; jsou to obvykle ploché obdélníkové nebo kulaté skvrny. To je problém, říká Hassan Erbil Abachi, odborný asistent, bioinženýr a Pappalardův poradce, protože tyto tvary neodpovídají tvarům částí těla, jako jsou prsty a tváře. Aplikace 2D záplat na 3D kontury vyžaduje více záplat, což znamená více stehů a delší operace. Hůře to vypadá esteticky a hůře funguje mechanicky.
V článku ve Science Advances, týmpopsala svůj proces výroby trojrozměrného štěpu, který nazývají „nekonečný“, což znamená, že je tvarován tak, aby se vešel na část těla a nemá žádné švy. Začali 3D tiskem lešení, které umožňuje kožním buňkám růst do požadovaného tvaru. Pappalardo naočkoval lidské buňky ve vrstvách kolem lešení a pak čekal, až tyto buňky vytvoří hustou síť strukturních molekul. Upravený skin přesněji kopíruje tvar a funkci než kterýkoli před ním a při testování na myši se integroval, jako by to byl nativní skin – nanesení trvalo 30 sekund a dokončení 10 minut.
Tým Abacha zahájil svůj experiment skultivace kůže jednoduchého válcovitého tvaru. Použili 3D sken nebo digitální model k tisku propustného plastového lešení pro buňky ve dvou vrstvách kůže – vnitřní dermis a vnější epidermis. Pappalardo odlil fibroblasty (dermální buňky) s kolagenem kolem lešení. Během dvou týdnů vrstva dozrála a poté vědec zasel keratinocyty - epidermální buňky. Tato kombinace byla týden vystavena vzduchu na jedné straně a tekutině na druhé – jako naše kůže. A fungovalo to. „Mysleli jsme si: když dokážeme vyrobit válec, pak dokážeme vytvořit jakýkoli tvar,“ říká Abatsi.
Tento průlom rozpoutal debatu mezi vědeckými pracovníkyskupiny: jedna skupina vědců si chtěla nechat narůst obličej, ale vyhrál ten, kdo chtěl ruku zkusit. Představovali si pětiprstou strukturu, která by se dala otevřít na zápěstí, nosit jako rukavice a pak sešít. "Budete muset pouze obvázat oblast zápěstí a tím operace skončí," říká Abatsi.
Proto laboratoř vytiskla pětiprstý rámvelikosti balíčku cukru, připravil buňky jako předtím a poté otestoval, jak dobře design obstojí ve srovnání s tradičními štěpy. Při testování na mechanickou deformaci „bezokrajové“ konstrukce překonaly ploché o 400 %.
Ale může takový kožní štěpopravdu se usadit? Pappalardova demonstrace na myších, kterou nakonec provedl 11krát, říká ano. Vybral si zadní končetinu myši, protože geometrie této oblasti je velmi složitá. Čtyři týdny po výměně kůže byl umělý konstrukt plně integrován do okolní kůže myši.
Přečtěte si více:
Země v Číně provrtala rekordní hloubku
Nejde o Zemi: vědci vysvětlili, proč je sluneční soustava nejvzácnější
Páření žiraf je ještě podivnější, než se dříve myslelo