Doku mühendisleri, hücrelerden canlı organlar ve dokular yetiştirmenin yollarını buluyor ve amacı, vücutta hastalıklı ve hasar görmüş olanların yerini almaktır. Bilim insanları, yapay kaslar, karaciğerler, böbrekler, cilt ve diğer dokuları başarıyla yetiştirdi. Ancak, insan saçından daha ince olabilen kan damarlarının tam olarak desenlenmiş ağlarını mühendislik ile oluşturmanın güvenilir bir yolu henüz bulunamadı.
Besinleri taşıyan bir damar ağı olmadan, ne kadar yaşam benzeri olursa olsun, herhangi bir yapay doku işlev göremez.
Şimdi MIT mühendisleri, kan damarlarının büyümesini mekanik olarak gererek mühendislik ve kontrol edebileceklerini buldular.
Takım, insan endotel hücrelerinden yapılmış merkezi bir arterden oluşan ve içinde küçük bir mıknatıs bulunan bir jel içinde yer alan bir "kan damarı çipi" inşa etti. Araştırmacılar, dışarıdan bir mıknatıs kullanarak jeli ileri geri salladıklarında ana arterin nasıl tepki verdiğini inceledi.
Arterin tekrar tekrar sallanmasının basit mekanik eyleminin, arterin daha küçük kapillerler çıkarmasını teşvik ettiğini buldular. Araştırmacılar, arterin hangi yönde sallandığını veya gerildiğini değiştirerek, büyüyen yeni damarları yönlendirebildiler. Ve arterin çeşitli derecelerde gerilmesi, daha fazla yeni damarın çıkmasını etkiledi.
Sonuçları, National Academy of Sciences'ın Proceedings dergisinde bildirildi ve bilim insanlarına yapay kan damarlarını mühendislik ile oluşturmanın ve büyüme desenlerini programlamanın yeni bir yolunu sundu.
“Sağlıklı dokular, organize kan damarı ağlarına bağlıdır, ancak en son protokoller, mühendislik ile oluşturulmuş dokular içinde bu tür ağların üretilmesine olanak tanımıyor,” diyor MIT'de mekanik mühendislik doçenti ve çalışmanın ortak baş yazarı Ritu Raman. “Fiziksel ipuçları ile kan damarı büyümesini programlama yeteneği, vücutta işlevi geri kazandırmak için implant edilebilecek mühendislik ile oluşturulmuş dokuların tekrarlanabilir ve ölçeklenebilir üretimini sağlayabilir.”
Çalışmanın MIT ortak yazarları arasında Sina Kheiri, Jessica Shah, Shashaank Venkatesh ve Roger Kamm ile birlikte Harvard Üniversitesi'nden Peiyuan Chai ve Ryan Flynn yer alıyor.
“Hareket etmek iyidir”
Kan damarlarını geleneksel üretim teknikleri kullanarak büyütmek ve kontrol etmek zordur. 3D yazıcılar büyük arterler ve damarlar ölçeğinde damarlar üretebilirken, teknoloji, çok daha ince, iplik benzeri kapillerlerin karmaşık ağlarını yazdırmak için yeterince hassas değildir. Bilim insanları, besinler ve büyüme faktörleri ile dolu Petri kaplarında bireysel hücrelerden kan damarları yetiştirmede bazı başarılar elde ettiler. Ancak, nasıl ve nerede büyüdüklerini kontrol etmek hala bir zorluktur.
“Kimyasal ipuçlarını, örneğin büyüme faktörlerini, damarların nerede büyüyeceğini yönlendirmek için desenlemek isteyebilirsiniz, ancak bunu çok hassas bir şekilde yapamazsınız,” diyor Raman. “Bu nedenle, organize damarlarla dokular inşa etmemize yardımcı olabilecek başka türde desenlenebilir ipuçlarına ihtiyacımız var.”
O ve öğrencileri, daha önce geliştirdikleri bir protokolü kullanarak yeni kan damarlarını büyütüp kontrol edip edemeyeceklerini merak ettiler. Yapay kaslar ve sinirler yetiştirmek için geliştirdikleri bu protokolde, takımlar besinler ve büyüme faktörleri ile doldurulmuş bir jel ile dolu küçük bir çip mühendisliği yapmışlardı. Jelin içine küçük bir mıknatıs yerleştirdiler ve ardından jel yüzeyini canlı kas veya nöron hücreleri ile kapladılar. Dışarıdan bir mıknatıs kullanarak yerleştirilmiş mıknatısı ve hücre kaplı jeli ileri geri çektiler. Bu çalışma, mekanik “egzersizin”, hücreleri ileri geri çekmenin, hücrelerin nasıl büyüdüğünü doğrudan etkilediğini ortaya çıkardı.
Yeni çalışmalarında, takım yeni kan damarlarını büyütüp kontrol edebileceklerini görmek için benzer bir düzenek kullandı.
Araştırmacılar, bir puldan daha küçük olan bir “kan
