Ερευνητές που έψαχναν για έναν γρηγορότερο και φθηνότερο τρόπο κατασκευής ανθρώπου ιστού βρήκαν την πιο πετυχημένη λύση σε παραδοσιακές μεθόδους παραγωγής υφασμάτων.
Ο τεχνητός ανθρώπινος ιστός διαδραματίζει έναν μικρό αλλά ολοένα και πιο σημαντικό ρόλο στην ιατρική. Τεχνητό δέρμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε χειρουργημένους ασθενείς ή σε όσους έχουν εγκαύματα, τεχνητές αρτηρίες έχουν χρησιμοποιηθεί για να αποκατασταθεί η παρεμποδισμένη κυκλοφορία του αίματος και ολόκληρες τεχνητές τραχείες έχουν εμφυτευθεί σε ασθενείς των οποίων οι αεραγωγοί δεν λειτουργούσαν καλά. Όσο η επιστήμη προχωρά, οι ερευνητές ελπίζουν να μπορέσουν να κατασκευάσουν ολόκληρα όργανα, όπως η καρδιά και το συκώτι.
Αλλά η δημιουργία τεχνητών ιστών δεν είναι εύκολη. Χρειάζεται πρώτα τη δημιουργία μιας «σκαλωσιάς» (δομής) για να αναπτύξουν εκεί τον ιστό. Η δομή δημιουργείται συνήθως μέσα από μια διαδικασία που λέγεται «ηλεκτροστατικό κλώσιμο», η οποία χρησιμοποιεί ένα ηλεκτροστατικό πεδίο για να συνδέσει τις ύλες μεταξύ τους. Σε κάποιες περιπτώσεις, αυτή η δομή μπορεί να εμφυτευθεί μαζί με τον ιστό και να διαλυθεί μέσα στο σώμα με τον καιρό. Αλλά το ηλεκτροστατικό κλώσιμο μπορεί να γίνει μια αργή και ακριβή διαδικασία, καθιστώντας δύσκολη τη δημιουργία ιστών στη μεγάλη κλίμακα που απαιτείται για την ιατρική έρευνα και τις εφαρμογές της.
Τι θα γινόταν αν η δημιουργία των δομών, αναρωτήθηκαν οι ερευνητές, ήταν τόσο εύκολη όσο η παραγωγή καλτσών;
«Αρχίσαμε να σκεφτόμαστε, ‘θα μπορούσαμε να ανατρέξουμε σε βασικές πρακτικές άλλων βιομηχανιών που φτιάχνουν άλλα υλικά, όπως τα υφάσματα;’», είπε η Elizabeth Loboa, Πρόεδρος του Κολλεγίου Μηχανικής του Πανεπιστημίου του Μισούρι.
Με το σκεπτικό ότι τα υφάσματα και οι ανθρώπινοι ιστοί δεν είναι τόσο διαφορετικά μεταξύ τους, η Loboa και η ομάδα της συνεργάστηκαν με ερευνητές στο Πανεπιστήμιο της Βόρεια Καρολίνα και το Κολλέγιο Υφασμάτων του Δημοσίου Πανεπιστημίου της Βόρειας Καρολίνα για να ερευνήσουν την δυνατότητα δημιουργίας δομών από παραδοσιακές διεργασίες παραγωγής υφασμάτων.
Οι ερευνητές εξέτασαν τρεις συνηθισμένες μεθόδους δημιουργίας υφασμάτων –διάσπαση των πολυμερών σε ίνες, τη διήθηση των πολυμερών και τον διαχωρισμό των ινών σε λεπτές φέτες. Η διάσπαση των πολυμερών περιλαμβάνει τη χρήση αέρα υψηλής πίεσης για να φυσήξει ζεστή ρητίνη πολυμερών σε ένα δίχτυ από λεπτές ίνες. Η διήθηση είναι παρόμοια διαδικασία, αλλά χρησιμοποιεί λιγότερη ζέστη. Ο διαχωρισμός των ινών γίνεται με κυλίνδρους, δημιουργώντας έπειτα ένα δίχτυ από ύφασμα.
«Αυτές είναι διεργασίες που χρησιμοποιούνται πολύ συχνά στη βιομηχανία υφασμάτων, οπότε είναι ήδη σταθερές και δοκιμασμένες στο εμπόριο», λέει η Loboa.
Η ομάδα χρησιμοποίησε πολυλακτικό οξύ, έναν τύπο βιοδιασπώμενου πλαστικού, για να δημιουργήσει τις δομές, και έσπειρε μέσα τους ανθρώπινα βλαστοκύτταρα χρησιμοποιώντας τις ποικίλες τεχνικές παραγωγής υφασμάτων. Μετά περίμενε να δει αν τα κύτταρα ξεκινούσαν να διακρίνονται σε διαφορετικούς τύπους κυττάρων.
Τα αποτελέσματα ήταν πολλά υποσχόμενα. Οι τεχνικές υφασμάτων ήταν αποτελεσματικές και πιο προσιτές οικονομικά από όσο το ηλεκτροστατικό κλώσιμο. Η ομάδα εκτίμησε ότι ένα τετραγωνικό μέτρο μιας δομής παραγόμενης με ηλεκτροστατικό κλώσιμο κοστίζει μεταξύ 2 και 5 δολαρίων, ενώ ένα δείγμα του ίδιου μεγέθους που δημιουργήθηκε με τεχνικές υφασμάτων κοστίζει μεταξύ 30 σεντς και 3 δολαρίων μόνο. Επίσης οι τεχνικές υφασμάτων λειτουργούν σημαντικά πιο γρήγορα από το ηλεκτροστατικό κλώσιμο.
Η επόμενη πρόκληση της ομάδας θα είναι να δει πώς λειτουργούν αυτές οι δομές στην πράξη, γεγονός που θα συμπεριλάβει και τις μελέτες σε ζώα. Οι ερευνητές χρειάζεται επίσης να μειώσουν το μέγεθος των ινών που χρησιμοποιούνται στη δομή που παράγεται με τεχνικές υφασμάτων για να μοιάζει καλύτερα με την εξωκυτταρική μήτρα του ανθρώπινου σώματος ή το δίκτυο των μορίων που υποστηρίζουν την ανάπτυξη των κυττάρων. Η δομή με ηλεκτροστατικό κλώσιμο δημιουργεί πολύ μικρές ίνες, και αυτό είναι ένας λόγος για τον οποίο είναι τόσο δημοφιλής μέθοδος∙ οι μέθοδοι παραγωγής υφασμάτων φαίνεται να παράγουν πιο μεγάλες ίνες.
Στο μέλλον, η Loboa ελπίζει να μπορέσει να παραγάγει μεγαλύτερες ποσότητες δομών για να αναπτύξει ανθρώπινο δέρμα, οστά, λίπος και άλλα. Αυτοί οι ιστοί θα μπορούσαν να αποκαταστήσουν τα μέλη τραυματισμένων στρατιωτών, λέει η Loboa, ή να βοηθήσουν μωρά που γεννιούνται χωρίς κάποια μέρη του σώματος.
«Πρέπει όντως να βρούμε τρόπους για να λειτουργήσουν αυτά στους ασθενείς μας», λέει.
