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Pezzi di ricambio per filatura
Sottili fili bianco sporco di materiale cellulare umano si avvolgono attorno al fuso di una macchina che li intreccia in una corda robusta. Sembra macabro, ma l'ispirazione per il materiale, realizzato da San Francisco Ingegneria dei tessuti per citotrapianti , è salute, non orrore: i filamenti biologici potrebbero essere usati per tessere patch e innesti di vasi sanguigni che il corpo di un paziente accetterebbe prontamente per la riparazione delle ferite. Il processo è più veloce e potrebbe essere più conveniente rispetto ad altri metodi per produrre sostituti di tessuti biologici.
Gran parte dell'ingegneria dei tessuti di oggi dipende da scaffold biodegradabili ma sintetici per le cellule che ricostruiranno un pezzo di organo o tessuto. In genere, l'impalcatura viene infine distrutta dal corpo. I tessuti del citotrapianto, tuttavia, sembrano rimanere nel corpo e si popolano di cellule. Molto tempo fa abbiamo deciso che avremmo realizzato tessuti resistenti senza alcuna impalcatura, afferma Nicolas L'Heureux, cofondatore e direttore scientifico di Cytograft. Una volta che lo ottieni nel corpo, il tuo corpo non lo vede come estraneo.
L'azienda ha sviluppato l'idea del tessuto umano da lavori precedenti utilizzando fogli di materiale biologico per ricostruire i vasi sanguigni. Fondamentalmente, i ricercatori coltivano cellule della pelle umana in una fiasca di coltura in condizioni che incoraggiano le cellule a deporre un foglio di quella che è nota come matrice extracellulare, un materiale strutturale prodotto da cellule animali che costituisce il nostro tessuto connettivo. Cytograft può raccogliere questi fogli dalle fiasche di coltura e quindi arrotolarli in tubi che diventano vasi sanguigni sostitutivi. I vasi sanguigni prodotti in questo modo sono ancora in fase di test, ma hanno funzionato bene, senza segni di rigetto, in alcuni pazienti in Europa e Sud America.
Il processo di laminazione, tuttavia, è costoso e richiede tempo, in parte perché le cellule devono essere utilizzate per fondere insieme il tubo in modo che sia abbastanza robusto per il trapianto. Affettare i fogli in nastri sottili che possono essere avvolti in fili consente di utilizzare macchine automatiche per tessere e intrecciature per creare strutture tridimensionali che non richiedono fusione.
La tecnica di Cytograft si basa su una lunga storia di tessuti medici, che sono tipicamente prodotti con fibre sintetiche come il poliestere. La creazione di tessuti è una tecnica antica e potente e combinarla con i biomateriali è eccitante perché ha molta più versatilità rispetto al metodo del foglio, afferma Christopher Breuer , chirurgo, scienziato e ingegnere dei tessuti presso la Yale School of Medicine. L'idea di creare vasi sanguigni o forme più complesse come le valvole cardiache o i cerotti per il cuore è molto più facile da realizzare con le fibre, dice. Se puoi realizzare fibre di qualsiasi lunghezza, non c'è limite alle dimensioni o alla forma che puoi realizzare.
Trecce biologiche: Una macchina intreccia 48 fili di materiale extracellulare umano.
Cytograft si è a lungo concentrata sulla costruzione di vasi sanguigni sostitutivi per le persone che necessitano di dialisi, che pulisce il sangue dei pazienti con insufficienza renale. Questo trattamento è gravemente dannoso per la vena (di solito nell'avambraccio) attraverso la quale viene trasferito il sangue del paziente.
Cytograft non sta ancora testando i suoi vasi sanguigni tessuti nei pazienti, ma ha approssimato le esigenze dei pazienti in dialisi nei cani con innesti di vasi impiantati nelle gambe. Il lavoro preclinico sui cani ha dimostrato che gli innesti sono resistenti ai danni da puntura e che dal tessuto fuoriesce pochissimo sangue, afferma L'Heureux.
Gli impianti di Cytograft rimangono intatti dopo mesi, suggerendo che il corpo accetta gli innesti e non cerca di romperli. Altri materiali vengono rimodellati in modo molto aggressivo, afferma L'Heureux. Con il nostro tessuto, è così innocuo che il corpo non vede un pericolo.
Ciò è in parte dovuto al fatto che gli impianti di Cytograft non contengono cellule. Sebbene i precedenti impianti dell'azienda fossero fatti di matrice extracellulare prodotta dalle cellule di un paziente, i suoi ricercatori possono ora raccogliere il materiale da cellule non correlate alla persona che riceve l'innesto e rimuovere completamente le cellule del donatore. Non abbiamo bisogno delle cellule, dice L'Heureux. Le cellule possono provenire dai pazienti dopo l'impianto.
Senza cellule estranee per allertare il sistema immunitario di un paziente, l'azienda potrebbe produrre vasi sanguigni in anticipo per l'uso in qualsiasi paziente. Tali navi sostitutive sarebbero meno costose e più facilmente accessibili di quelle disponibili oggi. Uno dei maggiori vantaggi di Cytograft sarà la disponibilità immediata, afferma Breuer.
L'azienda sta anche lavorando a una tecnica in cui i fogli prodotti dalle celle vengono trasformati in particelle anziché in fili. I pezzi biologici possono quindi essere modellati insieme, afferma L'Heureux, offrendo agli ingegneri dei tessuti due vantaggi. Modellare le particelle insieme lascia dietro di sé una complessa rete di canali, esattamente ciò di cui gli ingegneri dei tessuti avranno bisogno per produrre, alla fine, qualcosa come un fegato, un pancreas o un rene. Con la maggior parte delle altre tecnologie, non vi è alcuna garanzia che i canali vengano mantenuti, afferma L'Heureux. Le particelle potrebbero anche essere iniettate, dice, il che potrebbe aggiungere volume ai tessuti per scopi cosmetici o ricostruttivi.