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生物学的に作製された組織内に酸素と栄養を送る微小孔

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February, 8, 2019, University Park--ペンシルバニア州立大学の研究チームによると、骨や軟骨などの作られた組織の微小孔により栄養や酸素を主要部に拡散できる、またこの新しいアプローチにより最終的にラボ生育組織が血管を収容できるようになる。
 「組織作製の問題点の一つは、そのサイズを大きくできないことである。栄養と酸素が内部に届かないと細胞は死ぬ」と工学科学・機械学アシスタント教授、Ibrahim T. Ozbolatは説明している。
 幹細胞分化を始動させる化学カクテルが細胞内に届かないと、細胞内も分化しない。多孔構造により、栄養と他の流体の両方が循環する。
 研究チームは、新しいアプローチを試し、微小孔を持つ組織ビルディングブロックを造ろうとしている。研究チームは、これが血管新生、組織内に血管を育てることの代わりになると考えており、その成果を多孔組織ストランドと呼んでいる。
 研究チームは、人の脂肪から採った幹細胞から出発し、それらをアルギン酸ナトリウムポロゲンと混ぜている。海藻から採ったアルギン酸ナトリウムは、微小粒子にプリントでき、溶解すると、後に微小な穴が組織ファブリックに残る。チームは、その混合物を利用して、分化されていない組織のストランドを3Dプリントする。次に、そのストランドを結合して組織パッチを形成する。
 研究チームがその組織を化学カクテルに晒すと、それが幹細胞を特殊細胞に変える、この場合は骨または軟骨である。微小孔があるため、流体は全ての幹細胞に流れ込む。
 Biofabrication発表論文によると、そのストランドは25%の孔を保持しており、少なくとも3週間、85%の孔が接続されている。
 ストランドを互いに上に3Dプリントすることで、ストランドは自己組織化により組織パッチを形成する。
 「これらのパッチは、細胞の種類に応じて、骨や軟骨にインプラントできる。それらは、骨関節炎に利用できる。また鼻中隔の軟骨、膝修復、他の骨や軟骨の欠損で形成外科用のパッチにも使用できる」とOzbolatは話している。
 いろんな意味で軟骨は骨よりも容易である。人体では、軟骨は、それを通る血管を持たないからである。とは言え、骨の中には自然な孔を持つものがあり、したがって多孔性は、その骨の置き換えあるいは修復では有益である。現状は、微小なパッチしか造れないが、これらのパッチはスカフォールディングに人工組織を造るよりも簡単に造れる。
 研究チームは、その同じ方法を筋肉、脂肪およびさまざまな他の組織にも適用することを考えている。