生物聚合物和两种细胞的粘稠混合物,完成后可以作为德古拉的聚餐果冻模具,有一天可能会让外科医生替换体内最小的血管。
微小的血管延伸到静脉和动脉,为身体的大部分组织输送氧气。当这些较小的血管失效时,它们支撑的组织也会随之失效。例如,这种损害在晚期糖尿病中很常见,这也是糖尿病患者有时必须患有的原因。。
尽管外科医生多年来已经成功移植了大块,要替换微小的微静脉、微动脉和其中最小的毛细血管(直径只有 5 到 20 微米)太困难了。这太小了,无法零碎移植。
解决方案
耶鲁大学生物医学工程助理教授艾琳·拉维克 (Erin Lavik) 表示,解决方案可能是移植这些小型血管的整个网络。
其他科学家也开发出了可移植的血管网络,但这些移植并没有成功。事实上,它们在没有与身体的静脉和动脉高速公路相连的情况下就已经枯萎了。然而,拉维克的研究小组希望,如果设计正确,他们的血管小巷能够自发地连接到往返心脏的主要路线。
关键是将这两种类型的细胞结合起来:内皮细胞(排列在血管和心脏上的扁平细胞)和神经干细胞(大脑的组成部分)。拉维克说,尽管科学家怀疑这些细胞在体内相互作用,但她和她的一位同事——耶鲁大学医学院病理学教授约瑟夫·马德里——决定将这些细胞在培养皿中相互引入。
“这太疯狂了”
令人惊讶的是,通常在培养皿中仅以一层形式生长的内皮细胞开始形成管状结构。
“这太疯狂了。这通常是看不到的,”拉维克告诉生活科学。 “即使你去除了神经祖细胞,这些管子也是稳定的。它们正在经历一些过程,不再只是细胞,而是开始形成管子。”
拉维克说,这些自组装管是朝着构建可植入网络迈出的一大步,但它们仍然只是一堆软绵绵地堆放在实验室培养皿中的小得难以置信的血管。这就是 Lavik 在工程聚合物方面的专业知识派上用场的地方。
科学家们用水凝胶(一种水基果冻)构建了一个凝胶状支架,支架上布满了微小的通道。然后他们在海绵状支架上撒上血管构建内皮细胞和神经干细胞。就像在培养皿中一样,内皮细胞形成管状。但这一次,这些管子沿着支架的通道排列,形成了一个微小血管网络。
小鼠测试
当科学家将这些凝胶状支架植入实验室小鼠皮下的小口袋中,然后在长达六周后将其取出时,他们发现新血管不仅存活下来,而且开始连接到生物自身较大的(对于小鼠而言)血管。
拉维克说,如果留在原地足够长的时间,水状支架就会被侵蚀,只留下新的血管网络。
“希望,如果这些家伙真的形成新的组织,”她说,“最终,如果你要植入它,从长远来看,你会留下组织,而不是聚合物。”
这项研究于今年早些时候发表在《The Journal of the Journal》杂志上美国国家科学院院刊。
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