W laboratorium Alberto Pappalardo, lekarza i doktora habilitowanego specjalizującego się w dermatologii i tkankach
Budowa skóry w postaci dłoni
Technologia wzrostu struktur skóry nie jestprzeszedł znaczące zmiany w ciągu 40 lat; są to zazwyczaj płaskie, prostokątne lub okrągłe plamy. To jest problem – mówi Hassan Erbil Abachi, adiunkt, bioinżynier i doradca Pappalardo, ponieważ kształty te nie odpowiadają kształtom części ciała, takich jak palce i twarze. Nakładanie łatek 2D na kontury 3D wymaga większej liczby łat, co oznacza więcej szwów i dłuższe operacje. Gorzej wygląda estetycznie i gorzej działa mechanicznie.
W artykule w Science Advances zespół dsopisała swój proces tworzenia trójwymiarowego przeszczepu, który nazywają „niekończącym się”, co oznacza, że ma kształt dopasowany do części ciała i nie ma szwów. Zaczęli od wydrukowania w 3D rusztowania, które pozwala komórkom skóry urosnąć do pożądanego kształtu. Pappalardo umieścił ludzkie komórki warstwami wokół rusztowania, a następnie czekał, aż te komórki zbudują gęstą sieć cząsteczek strukturalnych. Zaprojektowana skórka jest bardziej zbliżona do kształtu i funkcji niż jakakolwiek wcześniejsza, a podczas testowania na myszy zintegrowała się tak, jakby była natywną skórą — nałożenie jej zajęło 30 sekund, a ukończenie 10 minut.
Zespół Abacha rozpoczął eksperyment oduprawa skóry o prostym cylindrycznym kształcie. Wykorzystali skan 3D lub model cyfrowy do wydrukowania przepuszczalnego plastikowego rusztowania dla komórek w dwóch warstwach skóry – wewnętrznej skórze właściwej i zewnętrznej warstwie naskórka. Pappalardo odlewał fibroblasty (komórki skórne) z kolagenem wokół rusztowania. W ciągu dwóch tygodni warstwa dojrzała, a następnie naukowiec zasiał keratynocyty - komórki naskórka. Ta kombinacja była wystawiona na działanie powietrza z jednej strony i cieczy z drugiej przez tydzień - tak jak nasza skóra. I zadziałało. „Pomyśleliśmy: jeśli potrafimy zrobić cylinder, możemy stworzyć dowolny kształt” — mówi Abatsi.
Przełom wywołał debatę w środowisku naukowymgrupy: jedna grupa naukowców chciała wyhodować twarz, ale ta, która chciała spróbować ręki, wygrała. Wyobrazili sobie pięciopalczastą strukturę, którą można otworzyć na nadgarstku, nosić jak rękawiczkę, a następnie zszyć. „Będziesz musiał tylko zabandażować obszar nadgarstka i to będzie koniec operacji” – mówi Abatsi.
Dlatego laboratorium wydrukowało pięciopalczastą ramkęwielkości torebki cukru, przygotowali komórki jak poprzednio, a następnie sprawdzili, jak dobrze konstrukcja wytrzymuje w porównaniu z tradycyjnymi przeszczepami. W testach pod kątem odkształceń mechanicznych konstrukcje „bez granic” wypadły lepiej niż konstrukcje płaskie o 400%.
Ale czy taki przeszczep skórynaprawdę się ustatkować? Demonstracja Pappalardo na myszach, którą wykonał 11 razy, mówi, że tak. Wybrał tylną kończynę myszy, ponieważ geometria tego obszaru jest bardzo złożona. Cztery tygodnie po wymianie skóry sztuczny konstrukt został w pełni zintegrowany z otaczającą skórą myszy.
Czytaj więcej:
Ziemia w Chinach odwiercona na rekordową głębokość
Tu nie chodzi o Ziemię: naukowcy wyjaśnili, dlaczego Układ Słoneczny jest najrzadszy
Krycie żyraf jest jeszcze dziwniejsze niż wcześniej sądzono