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Los científicos crecen el tejido de derrota del corazón en las hojas de la espinaca
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Un equipo de investigación dirigido por el scientists* del instituto politécnico de Worcester (WPI) ha solucionado un problema importante de la ingeniería del tejido que refrenaba la regeneración de tejidos y de órganos humanos dañados: cómo crecer vasos sanguíneos pequeños, delicados, que están más allá de las capacidades de la impresión 3D.
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Los investigadores utilizaron las hojas de la planta como andamios (las estructuras) en un intento por crear la red de ramificación de los vasos sanguíneos — abajo a la escala capilar — requerido para entregar el oxígeno, los alimentos, y las moléculas esenciales requeridas para el crecimiento apropiado del tejido.
En una serie de experimentos poco convencionales, el equipo cultivó las células humanas de derrota del corazón en las hojas de la espinaca que fueron peladas de las células de la planta. El *** los investigadores primero decellularized las hojas de la espinaca (quitó las células, saliendo solamente de las venas) inundando (el fluir) una solución detergente a través de las venas de las hojas. Qué permanecía era un marco compuesto sobre todo de la celulosa biocompatible, que se utiliza ya en una amplia variedad de usos regeneradores de la medicina, tales como ingeniería del tejido del cartílago, ingeniería del tejido del hueso, y curación de la herida.
Después de probar el sistema vascular de la espinaca (estructura del buque de la hoja) mecánicamente por los líquidos y los microbeads que fluían similares de tamaño a los glóbulos humanos con él, los investigadores sembraron la vasculatura con las células endoteliales humanas de la vena umbilical (HUVECs) para crecer las células endoteliales (que alinean los vasos sanguíneos).
Entonces sembraron a las células madres mesenquimales humanas (hMSC) y los cardiomyocytes tronco-célula-derivados pluripotent humanos (células musculares cardiacas) (hPS-cm) a las superficies externas de los andamios de la planta. Los cardiomyocytes demostraron espontáneamente la función contráctil cardiaca (golpeo) y la calcio-dirección de capacidades a lo largo de 21 días.
Estos estudios del prueba-de-concepto pueden abrir la puerta en usar las hojas múltiples de la espinaca para crecer capas de músculo cardíaco sano, y un injerto dirigido tejido potencial basado sobre los andamios de la planta podría utilizar las hojas múltiples, donde un cierto acto como ayuda arterial y un cierto acto como vuelta venosa de la sangre y de los líquidos del tejido humano, dice a los investigadores.
“Nuestra meta es siempre desarrollar las nuevas terapias que pueden tratar el infarto del miocardio, o los ataques del corazón,” dijo Glenn Gaudette, doctorado, el profesor de la ingeniería biomédica en el WPI y al autor correspondiente de un papel del abierto-acceso en los biomateriales del diario, publicado en línea antes del problema de mayo de 2017.
“Desafortunadamente, no estamos haciendo un trabajo muy bueno de tratarlos hoy. Necesitamos mejorar eso. Tenemos mucho más trabajo a hacer, pero éste es hasta ahora muy prometedor.”
Actualmente, no está claro cómo la vasculatura de la planta sería integrada en la vasculatura humana nativa y si habría una inmunorespuesta, los autores aconseja.
Los investigadores también ahora están optimizando el proceso del decellularization y están viendo como de bien diversos tipos de la célula humana crecer mientras que los atan (y potencialmente se alimentan por) a los diversos andamios planta-basados que se podrían adaptar para los estudios especializados de la regeneración del tejido. “La estructura hueco cilíndrica del tronco de la capensis de Impatiens pudo adaptarse mejor a un injerto arterial,” la nota de los autores. “Inversamente, las columnas vasculares de la madera pudieron ser útiles en la ingeniería del hueso debido a su fuerza y geometrías relativas.”
Otros tipos de plantas podrían también proporcionar el marco para una amplia gama de otras tecnologías de la ingeniería del tejido, los autores sugieren. ****
Los autores concluyen que el “desarrollo de las plantas decellularized para el andamio abre el potencial para una nueva rama de la ciencia que investiga la mímica entre los reinos, e.g., entre la planta y el animal. Aunque la posterior investigación sea necesaria entender los usos futuros de esta nueva tecnología, creemos que tiene el potencial para convertirse en una solución ‘verde’ en relación con una miríada de los usos regeneradores de la medicina.”
* el equipo de investigación también incluye a investigadores humanos de la biología de la célula madre y de la planta en la universidad de Wisconsin-Madison, y de la universidad-Jonesboro del estado de Arkansas.
** La investigación es conducida por la necesidad acuciante de los órganos y de los tejidos disponibles para el trasplante, que excede lejos su disponibilidad. Más de 100.000 pacientes están en la lista de espera dispensadora de aceite en un momento dado y una media de 22 personas muere cada día mientras que espera un órgano o un tejido dispensador de aceite para estar disponible, según un papel 2016 en el diario americano del trasplante
El *** además de las hojas de la espinaca, el equipo quitó con éxito las células del perejil, del annua de Artemesia (ajenjo dulce), y de raíces melenudas del cacahuete.
Tejido del **** el “dirigió andamios se produce típicamente de los biomateriales animal-derivados o sintéticos, que tienen un coste grande y consecuencias para el medio ambiente grandes. los biomateriales Animal-derivados utilizaron extensivamente como materiales del andamio para la ingeniería del tejido para incluir las proteínas nativas [de la matriz extracelular] tales como colágeno yo o fibronectin y los tejidos animales y los órganos enteros. Anualmente, 115 millones de animales se estiman para ser utilizados en la investigación. Debido a este gran número, mucha energía es necesaria para el mantenimiento y la alimentación de tales animales así como disponer de una gran cantidad de la basura se genera que. Junto con estas consecuencias para el medio ambiente, la investigación animal también tiene una plétora de consideraciones éticas, que podrían ser aliviadas renunciando los modelos animales a favor de modelos humanos ines vitro más biológico relevantes del tejido,” los autores aconseja.