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研究人员开发出具有血管的合成组织模型

使用实验室制造的组织来治愈或更换受损的器官是未来医学的伟大愿景之一。合成材料可能适合作为组织的支架,因为与天然组织不同,它们在生物体中保持稳定的时间足够长,以便身体形成新的自然结构。功能性组织的一个基本要求是血管必须能够在其中生长并连接到生物体的血管系统,以便为组织提供适当的氧气和营养。然而,到目前为止,关于哪些材料特性促进血管生长几乎一无所知。由德国明斯特马克斯普朗克分子生物医学研究所的生物医学工程师 Britta Trappmann 博士领导的团队开发了一种细胞培养系统,其中首次,

科学家,在一个特殊的水凝胶正在与他们可以以受控的方式改变的属性,第一增长母体血液从人体血管衬里容器的细胞。然后他们研究了人工细胞环境的材料特性如何影响额外血管的形成并对其进行微调。

Britta Trappmann 总结了主要发现,“合成组织材料必须激活某些粘附分子 在血管细胞的膜中,使细胞从母体血管成群迁移并形成管状结构。同时,材料必须足够可降解,细胞才能形成足够大小的血管。”为了模拟在细胞的自然环境中,许多额外的生物分子和细胞必须在后续步骤中整合到模型系统中——这些可能是信号蛋白、免疫细胞或稳定血管的细胞。“此外,所有这些因素的影响是Britta Trappmann 解释说,了解所有这些是一个长期目标,但最终,这些知识可能会用于培养可植入组织。

由水凝胶制成的三维组织框架

在这项研究中,研究人员完善了 Britta Trappmann 在美国波士顿大学和哈佛大学担任博士后期间与同事共同开发的模型系统。它由一个三维糖基水凝胶组成,科学家们用针灸针在其中制作了两个通道。每个通道的直径为 400 微米,它们以大约一毫米的距离相互平行。在一个通道中,科学家们播种内皮细胞,在天然组织中排列血管。“内皮细胞相互接触并附着在通道中的合成组织环境中,从而在大约一天后形成母血管,”布里塔特拉普曼解释说。当这种情况发生时,科学家们提供了一种生长因子混合物分子,通过第二个通道驱动天然组织中的血管生长,随后内皮细胞迁移到水凝胶中。

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