Det konstruerede menneskelige væv spiller en lille, men voksende rolle inden for medicin. Ingeniørhud kan bruges på kirurgiske patienter eller forbrænde ofre, manipulerede arterier er blevet brugt til at reparere forhindret blodgennemstrømning, og hele konstruerede trachea er endda blevet implanteret hos patienter, hvis luftveje svigtede. Efterhånden som videnskaben skrider frem, håber forskere at kunne konstruere hele organer, såsom hjerter eller lever.
Men vævsteknik er ikke let. Det involverer først at oprette et "stillads" til at vokse vævet på. Stilladset fremstilles typisk gennem en proces kaldet "elektrospinning", som involverer anvendelse af et elektrostatisk felt til at binde materialer sammen. I nogle tilfælde kan stilladset implanteres sammen med vævet, og det vil opløses i kroppen over tid. Men elektrospinning kan være en langsom og kostbar proces, hvilket gør det vanskeligt at skabe væv i den store skala, der er nødvendig til medicinsk forskning og applikationer.
Hvad hvis forskere undrede sig over at lave stilladser var så let som at sige at lave sokker?
”Vi begyndte at tænke, ” kunne vi se på nogle andre industristandardpraksis, der fremstiller andre materialer, som tekstiler? ”Siger Elizabeth Loboa, dekan ved University of Missouris College of Engineering.
I betragtning af at tekstiler og menneskeligt væv ikke er så forskellige, arbejdede Loboa og hendes team med forskere ved University of North Carolina og North Carolina State University's College of Textiles for at undersøge stilladsbygningspotentialet i traditionelle tekstilproduktionsprocesser.
Forskerne undersøgte tre almindelige tekstilfremstillingsmetoder - smelteblæsning, spunbonding og kardning. Smelteblæsning involverer anvendelse af højtryksluft til at blæse varm polymerharpiks ind i en bane af fine fibre. Spunbonding er ens, men bruger mindre varme. Carding adskiller fibre gennem ruller og skaber en tekstilbane.
Dette farvede billede viser forskellige tekstilteknikker, der bruges til at lave stilladser. (University of Missouri) ”Dette er processer, der ofte bruges i tekstilindustrien, så de er allerede industristandard, kommercielt relevante produktionsprocesser, ” siger Loboa.
Holdet brugte polymælkesyre, en type bionedbrydelig plast, til at skabe stilladser og podede dem med humane stamceller ved hjælp af de forskellige tekstilteknikker. De ventede derefter for at se, om cellerne begyndte at differentiere sig i forskellige vævstyper.
Resultaterne var lovende. Tekstilteknikkerne var effektive og mere overkommelige end elektrospinning. Holdet estimerede en kvadratmeter elektrospænde stilladsomkostninger mellem $ 2 og $ 5, mens den samme størrelse prøve lavet ved hjælp af tekstilteknikker kun koster $ 0, 30 til $ 3. Tekstilteknikker fungerer også markant hurtigere end elektrospinning.
Holdets næste udfordring vil være at se, hvordan stilladserne fungerer i handling, hvilket vil involvere dyreforsøg. Forskerne er også nødt til at reducere fiberstørrelsen på den tekstilproducerede stillads for bedre at ligne den ekstracellulære matrix i den menneskelige krop eller netværket af molekyler, der understøtter cellevækst. Electrospun stillads producerer meget små fibre, hvilket er en af grundene til, at det er en så populær metode; tekstilmetoderne ser ud til at producere større fibre.
I fremtiden håber Loboa at være i stand til at producere større mængder stilladser for at vokse menneskelig hud, knogler, fedt og mere. Disse væv kan hjælpe med at reparere lemmer for sårede soldater, siger Loboa, eller hjælpe babyer født uden visse kropsdele.
”Vi er nødt til virkelig at finde ud af måder, hvorpå disse kan få succes hos vores patienter, ” siger hun.
