Kudede konstrueeritud konstruktsioone kasutatakse bioloogiliste asendajate loomiseks, et taastada või parandada kudede funktsioneerimist. Rakke kui struktuuri komponente saab hankida erinevatest allikatest ja paikneda erinevad etapid diferentseerumine halvasti diferentseerunud rakkudest kõrgelt diferentseerunud spetsialiseeritud rakkudeks. Valmistatud maatriksi asustamine rakkudega on kaasaegse biomeditsiini pakiline probleem. Sel juhul mõjutavad maatriksi pinna omadused rakkude koloniseerimist, sealhulgas rakkude kinnitumist ja nende proliferatsiooni piki maatriksit.
Praegu tuntud koetehnoloogia konstruktsioonide saamise meetodid kasutavad rakususpensiooni valmistamist ja selle suspensiooni füüsilist kandmist bioühilduvale materjalile suspensioonikultuuri järkjärgulise sadestamise teel, moodustades monokihi ja asetades materjali lahusesse. pikaks ajaks piisav, et rakud tungiksid läbi kogu materjali mahu, samuti 3D bioprintimise kasutamiseks. Pakutakse erinevaid viiseõõnsate siseorganite, nagu ureetra, põis, sapijuha, hingetoru, koetehniliste ekvivalentide moodustumine.
Kliinilised uuringud[ | ]
aastal uuriti bioühilduvatel materjalidel põhinevaid koetehnoloogia konstruktsioone kliinilised uuringud uroloogiliste ja dermatoloogiliste haigustega patsientidel.
Vaata ka [ | ]
Märkmed (redigeeri) [ | ]
- , Fox C. F. Koetehnoloogia: seminar, mis toimus Granlibakkenis, Lake Tahoe osariigis Californias, 26.–29. veebruar 1988. – Alan R. Liss, 1988. – T. 107.
- Atala A., Kasper F. K., Mikos A. G. Komplekssete kudede projekteerimine // Teadus translatiivne meditsiin. - 2012. - T. 4, nr 160. - S. 160rv12. - ISSN 1946-6234. - DOI: 10.1126 / scitranslmed.3004890.
- Vasjutin I.A., Lyundup A.V., Vinarov A.Z., Butnaru D.V., Kuznetsov S.L. Ureetra rekonstrueerimine koetehnoloogia tehnoloogiate abil. (rus.) // Bülletään Vene akadeemia arstiteadused... - 2017. - T. 72, nr 1. - S. 17–25. - ISSN 2414-3545. - DOI: 10.15690 / vramn771.
- Baranovskiy D.S., Lundup A.V., Parshin V.D. Funktsionaalse täieõigusliku ripsepiteeli saamine in vitro hingetoru koetehnoloogia jaoks (vene) // Venemaa Meditsiiniteaduste Akadeemia bülletään. - 2015. - T. 70, nr 5. - S. 561-567. - ISSN 2414-3545. - DOI: 10.15690 / vramn.v70.i5.1442.
- Lawrence B. J., Madihally S. V. Rakkude koloniseerimine lagunevates 3D poorsetes maatriksites // Rakkude adhesioon ja migratsioon. - 2008. - T. 2, nr 1. - S. 9-16.
- Mironov V. et al. Elundi trükkimine: arvutipõhise jugapõhine 3D koetehnoloogia // TRENDS in Biotechnology. - 2003. - T. 21. - Ei. 4. - S. 157-161. doi:
) — uute kudede ja elundite loomine kahjustatud organi terapeutiliseks rekonstrueerimiseks, viies soovitud piirkonda tugistruktuurid, molekulaarsed ja mehaanilised signaalid regenereerimiseks.
Kirjeldus
Tavalised inertsest materjalist implantaadid suudavad kõrvaldada vaid kahjustatud kudede füüsikalised ja mehaanilised puudused. Koetehnoloogia eesmärk on taastada bioloogilised (metaboolsed) funktsioonid, see tähendab kudede regenereerimine, mitte lihtsalt asendada see sünteetilise materjaliga.
Koetehnoloogilise implantaadi (transplantaadi) loomine hõlmab mitut etappi:
- oma- või doonorrakumaterjali valik ja kasvatamine;
- spetsiaalse bioühilduvatel materjalidel põhineva kandja (maatriksi) väljatöötamine rakkudele;
- rakukultuuri rakendamine maatriksile ja rakkude paljundamine bioreaktoris koos eritingimused kasvatamine;
- siiriku otsene sisestamine kahjustatud organi piirkonda või esialgne paigutamine piirkonda, mis on hästi varustatud verega küpsemiseks ja siiriku sees mikrotsirkulatsiooni moodustamiseks (eelvalmistamine).
Rakumaterjaliks võivad olla regenereeritud koe rakud või tüvirakud. Siirdemaatriksite loomisel kasutatakse bioloogiliselt inertseid sünteetilisi materjale, looduslikel polümeeridel (kitosaan, alginaat, kollageen) põhinevaid materjale, samuti biokomposiitmaterjale. Näiteks ekvivalendid luukoe saadakse luuüdi tüvirakkude suunatud diferentseerumisel, nabaväädi veri või rasvkude. Seejärel kantakse saadud osteoblastid (noored luurakud, mis vastutavad selle kasvu eest) erinevatele materjalidele, mis toetavad nende jagunemist – doonorluud, kollageenmaatriksid, poorne hüdroksüapatiit jne. USA-s kasutatakse nüüd laialdaselt doonor- või enda naharakke sisaldavad elusnaha ekvivalendid. , Venemaa, Itaalia. Need konstruktsioonid võimaldavad ulatuslike põletuste paranemist. Transplantaatide väljatöötamine toimub ka kardioloogias (kunstlikud südameklapid, suurte veresoonte ja kapillaaride võrkude rekonstrueerimine); hingamissüsteemi taastamiseks (kõri, hingetoru ja bronhid), peensoolde, maks, kuseteede organid, näärmed sisemine sekretsioon ja neuronid. koetehnoloogias kasutatakse metalle rakkude kasvu kontrollimiseks, toimides neile magnetväljad erinevad suunad. Näiteks oli sel viisil võimalik luua mitte ainult maksa struktuuride analooge, vaid ka selliseid keerulisi struktuure kui võrkkesta elemente. Samuti pakuvad elektronkiire litograafia (EBL) meetodil loodud materjalid nanomõõtmelisi maatriksipindu efektiivne moodustumine luuimplantaadid. Tehiskudede ja -elundite loomine võimaldab loobuda enamiku doonorelundite siirdamisest ning parandab patsientide elukvaliteeti ja ellujäämist.
Autorid
- Naroditski Boriss Saveljevitš
- Nesterenko Ljudmila Nikolajevna
Allikad
- Nanotehnoloogia koetehnoloogias // Nanomeeter. -www.nanometer.ru/2007/10/16/tkanevaa_inzheneria_4860.html
- Tüvirakk// Wikipedia, vaba entsüklopeedia.www.ru.wikipedia.org / wiki / Stem_cells (vaatamise kuupäev: 12.10.2009).
Artikkel konkursile "bio / mol / text": Peeter I unistas "akna avamisest Euroopasse", meie aja teadlased aga aknast kaasaegne meditsiin... Kombinatsioon "meditsiin + biotehnoloogia" kajastub koetehnoloogias – tehnoloogias, mis avab võimaluse taastada kaotatud elundeid ilma siirdamiseta. Koetehnoloogia meetodid ja tulemused on silmatorkavad: see on elusate (ja mitte tehislike!) organite ja kudede tootmine; kudede regenereerimine; veresoonte 3D printimine; kehas "sulavate" kirurgiliste õmbluste kasutamine ja palju muud.
Viimastel aastakümnetel on selgelt ilmnenud murettekitavad tendentsid rahvastiku vananemise, haiguste arvu kasvu ja tööealiste inimeste puude osas, mis nõuab kiiremas korras väljatöötamist ja rakendamist. kliiniline praktika uus, tõhusam ja saadaolevad meetodid taastusravi haige. Joonisel 1 on näha, kuidas haiguste struktuur praegu muutub.
Tänapäeval pakub teadus ja tehnoloogia mitmeid alternatiivseid viise kahjustatud või haigete kudede ja elundite taastamiseks või asendamiseks:
- siirdamine;
- implanteerimine;
- koetehnoloogia.
Käesoleva artikli raames peatume lähemalt koetehnoloogia võimalustel ja väljavaadetel.
Koetehnoloogia on kaasaegne uuenduslik tehnoloogia
Põhimõtteliselt uus lähenemine - raku- ja koetehnoloogia- on uusim edusamm molekulaar- ja rakubioloogia valdkonnas. Selline lähenemine avas laialdased väljavaated tõhusate biomeditsiinitehnoloogiate loomiseks, mille abil see muutub võimalik restaureerimine kahjustatud kuded ja elundid ning mitmete raskete ainevahetushaiguste ravi inimestel.
Koetehnoloogia eesmärk- elusate, funktsionaalsete kudede või elundite kavandamine ja kasvatamine väljaspool inimkeha, et neid hiljem patsiendile siirdada, et asendada või stimuleerida kahjustatud elundi või koe regeneratsiooni. Teisisõnu, defekti kohas tuleb taastada kolmemõõtmeline kanga struktuur.
Oluline on märkida, et tavalised inertsest materjalist implantaadid võivad ainult kõrvaldada füüsiline ja mehaanilised kahjustatud kudede puudused, – erinevalt insenerimeetodil saadud kudedest, mis taastavad, sh bioloogiline(ainevahetus) funktsioonid. See tähendab, et toimub kudede regenereerimine, mitte selle lihtne asendamine sünteetilise materjaliga.
Koetehnoloogial põhinevate rekonstruktiivmeditsiini meetodite arendamiseks ja täiustamiseks on aga vaja omandada uusi kõrgfunktsionaalseid materjale. Need bioimplantaatide loomiseks kasutatavad materjalid peaksid koetehnoloogilistele konstruktsioonidele andma eluskudedele omased omadused:
- enesetervendamise võime;
- võime säilitada verevarustust;
- võime muuta struktuuri ja omadusi vastuseks teguritele keskkond sealhulgas mehaaniline pinge.
Rakud ja maatriksid – koetehnoloogia põhitõed
Enamik oluline element edu on vajaliku arvu funktsionaalselt aktiivsete rakkude olemasolu, mis on võimelised diferentseeruma, säilitama vastavat fenotüüpi ja toimima spetsiifiliselt. bioloogilised funktsioonid... Rakkude allikaks võivad olla kehakuded ja siseorganid... Võimalik on kasutada sobivaid rakke rekonstrueerivat ravi vajavalt patsiendilt või lähisugulane(autogeensed rakud). Rakke saab kasutada erinevat päritolu, sealhulgas primaarsed (joonis 2) ja tüvirakud (joonis 3).
Joonis 2. Inimese esmane rakk.
Južnouralski Kyokushinkai Föderatsiooni raamatukogu
Primaarsed rakud on teatud koe küpsed rakud, mida saab võtta otse doonororganismilt ( ex vivo) kirurgiliselt... Kui primaarsed rakud võetakse teatud doonororganismilt ja seejärel on vaja need rakud temasse kui retsipiendisse implanteerida, on siirdatud koe äratõukereaktsiooni tõenäosus välistatud, kuna primaarsel on maksimaalne võimalik immunoloogiline ühilduvus. rakud ja retsipient. Kuid esmased rakud ei ole reeglina võimelised jagunema - nende paljunemis- ja kasvupotentsiaal on madal. Selliste rakkude kasvatamisel in vitro(koetehnoloogia abil) on teatud tüüpi rakkude puhul võimalik dediferentseerumine, st spetsiifiliste individuaalsete omaduste kadumine. Näiteks väljaspool keha kultuuri sisestatud kondrotsüüdid toodavad sageli pigem kiulist kui läbipaistvat kõhre.
Kuna primaarsed rakud ei ole võimelised jagunema ja võivad kaotada oma spetsiifilised omadused, tekkis rakutehnoloogia arendamiseks vajadus alternatiivsete rakuallikate järele. Selliseks alternatiiviks on saanud tüvirakud.
Organisatsiooni suunamiseks, rakkude kasvu ja diferentseerumise toetamiseks kahjustatud koe rekonstrueerimisel on vaja spetsiaalset rakukandjat - maatriks, mis on käsna või pimsskiviga sarnane ruumiline võrk (joonis 4). Nende loomiseks kasutatakse bioloogiliselt inertseid sünteetilisi materjale, looduslikel polümeeridel (kitosaan, alginaat, kollageen) põhinevaid materjale ja biokomposiite. Näiteks saadakse luukoe ekvivalendid luuüdi, nabaväädivere või rasvkoe tüvirakkude suunatud diferentseerimisel osteoblastideks, mida seejärel kantakse erinevatele materjalidele, mis toetavad nende jagunemist (näiteks doonorluu, kollageenimaatriksid jne). .).
Kaubamärgiga koetehnoloogia strateegia
Tänapäeval on üks koetehnoloogia strateegiatest järgmine:
- Enda või doonori tüvirakkude valik ja kasvatamine.
- Bioühilduvatel materjalidel põhineva spetsiaalse rakkude kandja (maatriksi) väljatöötamine.
- Rakukultuuri rakendamine maatriksile ja rakkude paljundamine spetsiaalsete kultiveerimistingimustega bioreaktoris.
- Koetehnilise struktuuri otsene sisestamine kahjustatud organi piirkonda või esialgne paigutamine hästi verega varustatud piirkonda, et küpseda ja moodustada struktuuri sees mikrotsirkulatsioon (eelvalmistamine).
Karkassid kaovad pärast peremeesorganismi siirdamist mõne aja möödudes täielikult (olenevalt koe kasvu kiirusest) ja defekti kohta jääb alles vaid uus kude. Samuti on võimalik sisestada maatriksit juba osaliselt moodustunud uue koega ("biokomposiit"). Loomulikult peab koetehniline struktuur pärast implanteerimist säilitama oma struktuuri ja funktsioonid piisava aja jooksul, et taastada normaalselt funktsioneeriv kude defekti kohas ja integreeruda ümbritsevate kudedega. Kuid kahjuks pole veel loodud ideaalseid maatrikseid, mis vastavad kõigile vajalikele tingimustele.
Veresooned printerist
Paljulubavad koetehnoloogia tehnoloogiad on avanud võimaluse eluskudede ja elundite laboratoorseks loomiseks, kuid teadus on keerukate elundite loomise ees endiselt jõuetu. Kuid suhteliselt hiljuti on teadlased Dr.Gunter Tovari juhtimisel ( Gunter Tovar) tegid koetehnoloogias tohutu läbimurde Fraunhoferi ühingust Saksamaal – nad töötasid välja veresoonte loomise tehnoloogia. Kuid tundus, et kapillaarstruktuure pole võimalik kunstlikult luua, kuna need peavad olema painduvad, elastsed, väikese kujuga ja samal ajal suhtlema looduslike kudedega. Kummalisel kombel tulid appi tootmistehnoloogiad - kiire prototüüpimise (teisisõnu 3D-printimise) meetod. On arusaadav, et keeruline 3D-mudel (meie puhul veresoon) prinditakse 3D-le tindiprinter kasutades spetsiaalset "tinti" (joon. 5).
Printer kannab materjali kihtidena ja teatud kohtades on kihid keemiliselt seotud. Pange tähele, et 3D-printerid ei ole veel väikseimate kapillaaride jaoks piisavalt täpsed. Sellega seoses rakendati polümeeritööstuses kasutatavat multifotoni polümerisatsiooni meetodit. Materjali töötlevad lühikesed intensiivsed laserimpulssid ergastavad molekule nii tugevalt, et need interakteeruvad üksteisega, moodustades pikki ahelaid. Seega materjal polümeriseerub ja muutub kõvaks, kuid elastseks, nagu looduslikud materjalid. Need reaktsioonid on nii kontrollitavad, et neid saab kasutada kolmemõõtmelisest "plaanist" kõige väiksemate struktuuride loomiseks.
Ja selleks, et loodud veresooned saaksid keharakkudega dokkida, integreeritakse neisse veresoonte valmistamise käigus modifitseeritud bioloogilised struktuurid (näiteks hepariin) ja "ankur" valgud. Järgmises etapis endoteelirakud (ühekordne lamedate rakkude kiht sisepind veresooned) - nii et verekomponendid ei kleepuks seinte külge veresoonte süsteem, ja neid veeti seda mööda vabalt.
Kuid enne, kui saate laboris kasvatatud elundeid tegelikult implanteerida veresooned, läheb natuke aega.
Tule, Venemaa, tule edasi!
Ilma võltsi tagasihoidlikkuseta võime öelda, et ka Venemaal on selleks teaduslik alus praktilise rakendamise uue põlvkonna biomeditsiinilised materjalid. Huvitavat arengut pakkus välja noor teadlane Krasnojarskist Jekaterina Igorevna Shishatskaya (joonis 6) - lahustuv bioühilduv polümeer bioplastotaan... Ta selgitab oma arengu olemust lihtsalt: "Praegu on arstidel suur puudus materjalidest, mis suudavad segmente asendada Inimkeha... Meil õnnestus sünteesida unikaalne materjal, mis on võimeline asendama inimorganite ja -kudede elemente.... Jekaterina Igorevna arendus leiab rakendust ennekõike kirurgias. «Kõige lihtsamad on näiteks meie polümeerist valmistatud õmblused, mis pärast haava paranemist lahustuvad., - ütleb Shishatskaya. - Samuti saate anumatesse teha spetsiaalseid sisestusi - stente. Need on väikesed õõnsad torud, mida kasutatakse anuma laiendamiseks. Mõni aeg pärast operatsiooni anum taastatakse ja polümeeri asendaja lahustub " .
Esimene koetehnoloogia konstruktsiooni siirdamise kogemus kliinikus
Joonis 7. Paolo Macchiarini, mille meistriklass "Rakutehnoloogiad koetehnoloogia ja elundite kasvu jaoks" toimus 2010. aastal Moskvas.
2008. aasta sügisel asus Barcelona ülikooli (Hispaania) kliiniku ja Hannoveri (Saksamaa) meditsiinikooli juhataja professor Paolo Macchiarini ( Paolo macchiarini; riis. 7) teostas esimese eduka hingetoru biotehnilise ekvivalendi siirdamise vasaku peamise bronhi 3 cm stenoosiga patsiendile (joon. 8).
Tulevase siiriku maatriksiks võeti 7 cm laiune hingetoru segment. sidekoe, doonorrakud ja histo-sobivusantigeenid. Puhastamine koosnes 25 devitaliseerimistsüklist, kasutades 4% naatriumdeoksükolaati ja desoksüribonukleaas I (protsess kestis 6 nädalat). Pärast iga devitalisatsioonitsüklit viidi läbi koe histoloogiline uurimine, et määrata allesjäänud tuumaga rakkude arv, samuti immunohistokeemiline uuring histo-sobivusantigeenide HLA-ABC, HLA-DR, HLA-DP ja HLA- olemasolu kindlakstegemiseks. DQ koes. Tänu oma disainitud bioreaktorile (joonis 9) kandsid teadlased rakususpensiooni süstlaga ühtlaselt hingetoru aeglaselt pöörleva osa pinnale. Seejärel pöörati pooleldi söötmesse sukeldatud transplantaat ümber oma telje, et viia rakud vaheldumisi kokku söötme ja õhuga.
Joonis 9. Bioreaktor hingetoru koetehnilise ekvivalendi loomiseks. A- bioreaktori diagramm, külgvaade. B- bioreaktori tihendamine. V- bioreaktor hingetoru koetehnoloogia ekvivalendiga kohapeal. G- bioreaktor pärast hingetoru ekvivalendi eemaldamist. D- hingetoru ekvivalendi vaade vahetult enne operatsiooni.
Hingetoru ekvivalent oli bioreaktoris 96 tundi; seejärel siirdati see patsiendile. Operatsiooni käigus eemaldati täielikult vasak peamine bronh ja hingetoru osa, millega see külgnes. Saadud pilusse õmmeldi transplantaat ning doonorkoe elastsuse tõttu ületati teatav lahknevus koetehnilise ekvivalendi valendiku ja retsipiendi bronhi läbimõõtude vahel.
Kümme päeva pärast operatsiooni lasti patsient kliinikust välja ilma sümptomiteta hingamispuudulikkus ja immuunvastus transplantaadi äratõukereaktsioonile. Vastavalt kompuutertomograafia, mille abil tehti virtuaalne 3D-rekonstruktsioon hingamisteed, oli koetehnoloogia ekvivalent praktiliselt eristamatu patsiendi enda bronhidest (joonis 10).
;. DailyMail;Koetehnoloogia See on teadus, mis käsitleb kudede, sealhulgas luude ja muude luu- ja lihaskonna kudede projekteerimist ja tootmist. Nii koetehnoloogia kui ka morfogenees põhinevad kolmel komponendil – morfogeneetilised signaalid, pädevad tüvirakud ja karkassstruktuurid. Lihas-skeleti kudede taastamine üldistab nii embrüonaalset arengut kui ka morfogeneesi. Morfogenees on arenev teaduste rühm, mis uurib struktuuride teket, üldine struktuur keha on teel täiskasvanud funktsioneerimisele.
Seetõttu tuleb morfogeneesis osalevaid impulsse kasutada luukoetehnoloogias. Luu morfogeneetilistel valkudel on laialdaselt suunatud (pleotroopne) funktsioon struktuuride esmasel moodustamisel, rakkude diferentseerumisel ning luu- ja liigesekõhre taastamisel. Luu võime seda muuta (rekreatsioonivõime) sõltub luu morfogeneetilistest valkudest luumaatriksis. Luu morfogeneetilised valgud toimivad retseptorite ja Smads 1, 5 ja 8 kaudu, et stimuleerida kõhre ja luu rakuliine. Koekonstrueeritud luu ja kõhre homöostaas sõltub rakuvälise maatriksi ja biomehaanika säilimisest. Morfogeneetiliste luuvalkude kasutamine geeniteraapia ja tüvirakkude vabanemine biomimeetilistes ekstratsellulaarses maatriksi karkassides viib luu funktsionaalsuseni. Kokkuvõtteks olgu öeldud, et meie aeg on põnevate avastuste aeg funktsionaalse koetehnoloogia, luuimpulsside, karkassstruktuuride ja tüvirakkude vallas.
Üks väljakutsetest, millega ortopeediline kirurg silmitsi seisab, on eemaldamise tagajärjel kahjustatud skeleti luu suure segmendi taastamine ja rekonstrueerimine. pahaloomuline kasvaja luud või vigastused. Kuigi suurte luusegmentide allogeenset transplantaati on üha enam aktsepteeritud, on sellel võimalike luumurdude puudused. luumurdude probleem menopausijärgse osteoporoosiga patsientidel, rinnavähist põhjustatud metastaasidega või eesnäärme ja metaboolsed häired, nagu diabeet, nõuavad koetehnoloogia põhimõtete rakendamist luudele.
Koetehnoloogia on teadus, mis käsitleb uute kudede kavandamist ja tootmist funktsionaalseks parandamiseks kahjustatud elundid ja vähi tõttu kaotatud kehaosade asendamine, mitmesugused haigused ja vigastused. Paljude kehakudede hulgas on luul kõrge paranemisvõime ja seepärast on see koetehnoloogia põhimõtete etalon üldiselt. Koetehnoloogia valdkonna teadmiste kogumine toob lähitulevikus kaasa kindlaksmääratud parameetritega luuimplantaatide loomise, mida kasutatakse ortopeedilises kirurgias.
Koetehnoloogia ja kudede regenereerimise kolm peamist komponenti on signaalid, tüvirakud ja karkassid. Signaalide spetsiifilisus sõltub koe morfogeneesist ja induktiivsetest stiimulitest arenevas embrüos. Tavaliselt reprodutseeritakse neid regeneratsiooni käigus. Luu siirdamist on kirurgid kasutanud üle sajandi. Urist tegi kõige olulisem avastus näitab, et küüliku allogeense luu demineraliseeritud, külmkuivatatud segmentide implanteerimine põhjustas uue luu moodustumise. On näidatud, et luu moodustumise stimuleerimine on järjestikune, samm-sammuline tegevus, kus toimub kolm peamist etappi – kemotaksis, mitoos ja diferentseerumine. Kemotaksis on rakkude suunatud liikumine demineraliseeritud luumaatriksist vabanevate keemiliste signaalide mõjul. Luu moodustavate rakkude liikumine ja sellele järgnev adhesioon kollageenimaatriksile määratakse fibronektiini olemasolu järgi selles.
Rakkude proliferatsiooni tipphetk lahustumatust demineraliseeritud maatriksist vabanevate kasvustimulaatorite mõjul täheldatakse kolmandal päeval. Kõhre moodustumine saavutab maksimumi 7.-8. päeval, millele järgneb veresoonte invasioon ja alates 9. päevast täheldatakse osteogeneesi. Luu moodustumine saavutab haripunkti 10–12 päeva pärast, mida näitab aluselise fosfataasi aktiivsus. Sellele järgneb osteokaltsiini ehk luuvalku sisaldava γ-karboksüglutamiinhappe (BGP) sisalduse suurenemine. Äsja moodustunud ebaküps luu täitub punasega luuüdi päevaks 21. Demineraliseerunud luu luu morfogeneetiliste valkude vabanemise tõttu, mis määravad luu morfogeneesi algimpulsid, samuti paljude muude organite kui luu moodustumise, nagu aju, süda, neerud, kopsud, nahk ja hambad. Seetõttu on võimalik luu morfogeneetilisi valke käsitleda keha morfogeneetiliste valkudena.
J.P. Fisher ja A.H. Reddi, Functional Tissue Engineering of Bone: Signals and Scaffolds
Borisova Marina tõlge
Koetehnoloogia- noor ja arenev meditsiini suund, mis avab inimkonnale uusi võimalusi. Kutse sobib neile, kes tunnevad huvi keemia ja bioloogia vastu (vt erialavalik kooliainete huvist lähtuvalt).
Selles artiklis räägime teile koeinseneri elukutsest - ühest sellesuunalisest tuleviku ametist.
Mis on koetehnoloogia?
See on teadus, mis sai alguse vahelisel piiril rakubioloogia, embrüoloogia, biotehnoloogia, siirdamine ja meditsiiniline materjaliteadus.
Ta on spetsialiseerunud elusrakkudest loodud elundite ja kudede bioloogiliste analoogide väljatöötamisele, mis on loodud nende funktsioonide taastamiseks või asendamiseks.
Kes on kangainsener?
See on eriala, mille järele on lähiajal nõudlus. See spetsialist vastutab arendamise ja kontrollimise eest tootmisprotsess, materjalide valik ja moodustamine vajalikud tingimused koetehniliste implantaatide (transplantaatide) loomiseks ja nende edasiseks siirdamiseks. Mõne teate kohaselt hakkab see elukutse levima pärast 2020. aastat.
Siiriku väljatöötamine ja rakendamine hõlmab mitmeid etappe:
- esiteks on vaja rakke selekteerida ja kultiveerida;
- seejärel luuakse bioühilduvate materjalide abil rakukandja (maatriks);
- pärast seda asetatakse rakud maatriksile ja need paljunevad bioreaktoris;
- lõpuks paigaldatakse implantaat mittetöötava organi piirkonda. Vajadusel sisestatakse transplantaat enne seda selle küpsemiseks hea verevarustusega piirkonda (seda protsessi nimetatakse eeltöötlemiseks).
Lähtematerjaliks võivad olla regenereerimist vajavad koerakud või tüvirakud. Maatriksite valmistamisel saab kasutada erinevat tüüpi materjale (biokomposiit, sünteetiline bioloogiliselt inertne, looduslik polümeer).
Kus pooke kasutatakse?
- Naha kunstlike analoogide loomine taastumise soodustamiseks nahka ulatuslike põletushaavadega.
- Koetehnilistel implantaatidel on suur potentsiaal ka kardioloogia valdkonnas (südameklappide bioloogilised analoogid, arterite, veenide ja kapillaaride rekonstrueerimine).
- Lisaks rakendatakse neid taasloomisel hingamissüsteem, seedeorganid, kuseteede süsteem, välise ja sisemise sekretsiooni näärmed.
Kus õppida koeinseneriks
V Sel hetkel meie riigis nr haridusprogrammid selle eriala õpetamisel on koetehnoloogiale spetsialiseerunud uurimisinstituutides vaid hulk laboreid. Spetsialistid, kes soovivad selles valdkonnas areneda, saavad algtaseme meditsiiniline haridus... Kaaluda tuleks ka välismaal õppimise võimalust: USA-s ja Euroopas arenevad aktiivselt selle eriala magistrikraadid.
Professionaalselt olulised omadused:
- süstemaatiline mõtlemine;
- huvi interdistsiplinaarses valdkonnas töötamise vastu;
- valmisolek töötada ebakindluse tingimustes;
- uurimishuvi;
- Vastutus meeskonnatöö eest.
Peamised distsipliinid:
- bioloogia;
- keemia;
- Füüsika;
- matemaatika;
- Informaatika.
Edusammud kaasaegses koetehnoloogias
Nibude analoogid on loodud ja edukalt rakendatud naise rind, koetehnoloogia põis ja kusejuhad. Käimas on uuringud maksa, hingetoru ja soolestiku elementide loomise kohta.
Juhtivad uurimislaborid töötavad selle nimel, et luua veel üks raskesti taastatav inimese organ- hammas. Raskus seisneb selles, et hambarakud arenevad mitmest koest, mille kombinatsiooni ei õnnestunud taastoota. Praegu ei taastata täielikult ainult hammaste moodustumise varases staadiumis. tehissilm on praegu algstaadiumis, kuid see on juba välja töötanud oma üksikute membraanide analoogid - sarvkesta, kõvakesta, vikerkesta.
Samas jääb lahtiseks küsimus, kuidas neid ühtseks tervikuks integreerida.
Rühm Saksa teadlasi Kieli ülikoolist suutis edukalt taastada alalõug kasvaja tõttu peaaegu täielikult eemaldatud.
Patsiendi tüvirakud koos luu kasvufaktoritega paigutati tema lõualuu titaanvõrgust koopiasse. Seejärel asetati see konstruktsioon inkubatsiooniperioodiks tema lihasesse parem abaluu kust see seejärel patsiendile siirdati.
Kui tõhusalt selline lõualuu toimima hakkab, on veel vara rääkida. See on aga esimene usaldusväärne luusiirdamise juhtum, mis on sõna otseses mõttes inimkeha sees kasvanud.
Laadimine ...