Bioinžinieri si z kože vypestovali „rukavicu“: na transplantáciu si ju stačí nasadiť

V laboratóriu Alberta Pappalarda, lekára a postdoktora so špecializáciou na dermatológiu a tkanivo

inžinierstvo v Columbia Medical CenterUniverzita vypestovala špecializovaný materiál – „kožný konštrukt“ – celý list ľudských buniek, ktorý možno implantovať do rany príliš veľkej na transplantáciu z inej časti tela. 

Konštrukcia kože vo forme ruky

Technológia pestovania kožných štruktúr nie jeza 40 rokov prešla výraznými zmenami; zvyčajne ide o ploché obdĺžnikové alebo okrúhle záplaty. To je problém, hovorí Hassan Erbil Abachi, odborný asistent, bioinžinier a Pappalardov poradca, pretože tieto tvary nezodpovedajú tvarom častí tela, ako sú prsty a tváre. Aplikácia 2D záplat na 3D kontúry vyžaduje viac záplat, čo znamená viac stehov a dlhšie operácie. Esteticky to vyzerá horšie a mechanicky horšie. 

V článku v časopise Science Advances, tímopísala svoj proces výroby trojrozmerného štepu, ktorý nazývajú „nekonečný“, čo znamená, že je tvarovaný tak, aby zodpovedal časti tela a nemal žiadne švy. Začali 3D tlačou lešenia, ktoré umožňuje kožným bunkám rásť do požadovaného tvaru. Pappalardo naočkoval ľudské bunky vo vrstvách okolo lešenia a potom čakal, kým tieto bunky vybudujú hustú sieť štrukturálnych molekúl. Upravený povrch sa viac približuje tvaru a funkcii než ktorýkoľvek pred ním a pri testovaní na myši sa integroval, ako keby to bola natívna pokožka – nanesenie trvalo 30 sekúnd a dokončenie 10 minút.

Tím Abacha začal svoj experiment skultivácia kože jednoduchého valcovitého tvaru. Použili 3D skenovanie alebo digitálny model na vytlačenie priepustného plastového lešenia pre bunky v dvoch vrstvách kože – vnútornej dermis a vonkajšej epidermis. Pappalardo odlial fibroblasty (dermálne bunky) s kolagénom okolo lešenia. Do dvoch týždňov vrstva dozrela a potom vedec zasial keratinocyty - epidermálne bunky. Táto kombinácia bola týždeň vystavená vzduchu na jednej strane a tekutine na druhej strane – ako naša pokožka. A podarilo sa. „Mysleli sme si: ak dokážeme vyrobiť valec, dokážeme vyrobiť akýkoľvek tvar,“ hovorí Abatsi.

Tento prelom vyvolal diskusiu vo vedeckej oblastiskupiny: jedna skupina vedcov si chcela nechať narásť tvár, no vyhral ten, kto chcel ruku vyskúšať. Predstavili si štruktúru s piatimi prstami, ktorá sa dala otvoriť na zápästí, nosiť ako rukavicu a potom zošiť. "Budete musieť len obviazať oblasť zápästia a to bude koniec operácie," hovorí Abatsi.

Preto laboratórium vytlačilo päťprstý rámveľkosti balíčka cukru, pripravili bunky ako predtým a potom otestovali, ako dobre dizajn obstál v porovnaní s tradičnými štepmi. Pri testovaní na mechanickú deformáciu „bezokrajové“ štruktúry prekonali ploché o 400 %. 

Ale môže taký kožný štepnaozaj sa usadiť? Pappalardova demonštrácia na myšiach, ktorú nakoniec urobil 11-krát, hovorí áno. Vybral si zadnú končatinu myši, pretože geometria tejto oblasti je veľmi zložitá. Štyri týždne po výmene kože bol umelý konštrukt plne integrovaný do okolitej kože myši.

Čítaj viac:

Pôda v Číne vŕtala do rekordnej hĺbky

Nejde o Zem: vedci vysvetlili, prečo je slnečná sústava najvzácnejšia

Párenie žirafy je ešte zvláštnejšie, ako sa doteraz myslelo