I laboratoriet til Alberto Pappalardo, lege og postdoktor som spesialiserer seg på dermatologi og vev
Hudkonstruksjon i form av en hånd
Teknologien for å vokse hudstrukturer er det ikkehar gjennomgått betydelige endringer på 40 år; de er vanligvis flate rektangulære eller runde flekker. Dette er et problem, sier Hassan Erbil Abachi, assisterende professor, bioingeniør og Pappalardos rådgiver, fordi disse formene ikke samsvarer med formene til kroppsdeler som fingre og ansikter. Påføring av 2D-lapper på 3D-konturer krever flere lapper, noe som betyr flere sting og lengre operasjoner. Det ser dårligere ut estetisk og fungerer dårligere mekanisk.
I en artikkel i Science Advances, teametbeskrev prosessen hennes for å lage en tredimensjonal graft, som de kaller "endeløs", noe som betyr at den er formet for å passe en kroppsdel og har ingen sømmer. De startet med å 3D-printe et stillas som lar hudceller vokse til ønsket form. Pappalardo såde menneskelige celler i lag rundt stillaset og ventet deretter på at cellene skulle bygge et tett nettverk av strukturelle molekyler. Den konstruerte huden følger form og funksjon nærmere enn noen tidligere, og når den ble testet på en mus, integrerte den som om den var naturlig hud – det tok 30 sekunder å påføre og 10 minutter å fullføre.
Abacha-teamet begynte eksperimentet meddyrking av huden av en enkel sylindrisk form. De brukte en 3D-skanning eller digital modell for å skrive ut et permeabelt plaststillas for celler i to lag med hud - den indre dermis og den ytre epidermis. Pappalardo støpte fibroblaster (dermale celler) med kollagen rundt stillasene. I løpet av to uker modnet laget, og deretter sådde forskeren keratinocytter - epidermale celler. Denne kombinasjonen ble utsatt for luft på den ene siden og væske på den andre i en uke – som huden vår. Og det fungerte. "Vi tenkte: hvis vi kan lage en sylinder, så kan vi lage hvilken som helst form," sier Abatsi.
Gjennombruddet utløste en debatt innen det vitenskapeligegrupper: en gruppe forskere ønsket å vokse et ansikt, men den som ønsket å prøve hånden vant. De så for seg en struktur med fem fingre som kunne åpnes ved håndleddet, bæres som hånd i hanske og deretter sys. "Du trenger bare å bandasjere håndleddsområdet, og det vil være slutten av operasjonen," sier Abatsi.
Derfor trykket laboratoriet en ramme med fem fingrepå størrelse med en sukkerpakke, klargjorde cellene som før, og testet deretter hvor godt designet holdt seg sammenlignet med tradisjonelle pode. Når de ble testet for mekanisk deformasjon, overgikk "kantløse" strukturer de flate med 400 %.
Men kan en slik hudtransplantasjonvirkelig slå seg til ro? Pappalardos demonstrasjon i mus, som han endte opp med å gjøre 11 ganger, sier ja. Han valgte bakbenet til musen fordi geometrien til dette området er veldig kompleks. Fire uker etter huderstatning ble den kunstige konstruksjonen fullstendig integrert i huden rundt musen.
Les mer:
Land i Kina boret til rekorddybde
Det handler ikke om jorden: forskere forklarte hvorfor solsystemet er det sjeldneste
Giraffeparring er enda merkeligere enn tidligere antatt