在合成組織模型中生長的功能性血管系統(tǒng)

使用實驗室制造的組織來治愈或更換受損的器官是未來醫(yī)學的偉大愿景之一。合成材料可能適合作為組織的支架，因為與天然組織不同，它們在生物體中保持穩(wěn)定的時間足夠長，以便身體形成新的自然結構。功能性組織的一個基本要求是血管必須能夠在其中生長并連接到生物體的血管系統(tǒng)，以便為組織提供適當的氧氣和營養(yǎng)。然而，到目前為止，關于哪些材料特性促進血管生長幾乎一無所知。由德國明斯特馬克斯普朗克分子生物醫(yī)學研究所的生物醫(yī)學工程師 Britta Trappmann 博士領導的團隊開發(fā)了一種細胞培養(yǎng)系統(tǒng)，其中首次，

科學家們在一種特殊的水凝膠中工作，這種水凝膠的特性可以以可控的方式改變，首先從人類血管襯里細胞中培養(yǎng)出母體血管。然后他們研究了人工細胞環(huán)境的材料特性如何影響額外血管的形成并對其進行微調。

Britta Trappmann 在總結主要發(fā)現時強調說：“合成組織材料必須激活血管細胞膜中的某些粘附分子，以便細胞從母血管中成群遷移并形成管狀結構。同時，該材料必須可充分降解，使細胞形成足夠大小的血管”。為了模擬細胞的自然環(huán)境，許多額外的生物分子和細胞必須在后續(xù)步驟中整合到模型系統(tǒng)中——這些可能是信號蛋白、免疫細胞或穩(wěn)定血管的細胞。“此外，所有這些因素的影響都與自然組織有關，并且因器官而異，”Britta Trappmann 解釋說。她說，了解所有這些是一個長期目標，但最終，

由水凝膠制成的三維組織框架

在這項研究中，研究人員改進了 Britta Trappmann 在美國波士頓大學和哈佛大學擔任博士后期間與同事共同開發(fā)的模型系統(tǒng)。它由一個三維糖基水凝膠組成，科學家們用針灸針在其中制作了兩個通道。每個通道的直徑為 400 微米，它們以大約 1 毫米的距離相互平行延伸。在一個通道中，科學家們播種內皮細胞，這些細胞排列在天然組織中的血管中。“內皮細胞彼此形成接觸并附著在通道中的合成組織環(huán)境中，從而在大約一天后形成母血管，”布里塔特拉普曼解釋說。當這件事發(fā)生時，

然后，科學家們想找出水凝膠的哪些特性決定了遷移的內皮細胞是否真的形成了新的血管。他們研究了細胞膜中所謂的粘附分子的激活所起的作用，細胞通過這些分子粘附在周圍環(huán)境中。研究人員首先用不同數量的肽豐富了水凝膠組織框架，這些肽激活了在內皮細胞膜中發(fā)現的某種類型的粘附分子，稱為整合素。

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