Gemanipuleerd menselijk weefsel speelt een kleine maar groeiende rol in de geneeskunde. Gemanipuleerde huid kan worden gebruikt bij chirurgische patiënten of slachtoffers van brandwonden, gemanipuleerde bloedvaten zijn gebruikt om een verstopte bloedstroom te herstellen en hele gemanipuleerde luchtpijpen zijn zelfs geïmplanteerd bij patiënten bij wie de luchtwegen niet goed functioneerden. Naarmate de wetenschap vordert, hopen onderzoekers in staat te zijn hele orgels te bouwen, zoals harten of levers.
Maar tissue engineering is niet eenvoudig. Het omvat eerst het creëren van een "steiger" om het weefsel op te laten groeien. De steiger wordt meestal gemaakt door middel van een proces dat "elektrospinnen" wordt genoemd, waarbij een elektrostatisch veld wordt gebruikt om materialen aan elkaar te binden. In sommige gevallen kan de steiger met het weefsel worden geïmplanteerd en na verloop van tijd in het lichaam oplossen. Maar elektrospinning kan een langzaam en kostbaar proces zijn, waardoor het moeilijk wordt om op grote schaal weefsel te maken dat nodig is voor medisch onderzoek en toepassingen.
Wat als, zo vroegen onderzoekers zich af, steigers maken net zo gemakkelijk was als bijvoorbeeld sokken maken?
"We begonnen te denken, 'kunnen we kijken naar een aantal andere industriële standaardpraktijken die andere materialen maken, zoals textiel?'" Zegt Elizabeth Loboa, decaan van de University of Missouri's College of Engineering.
Loboa en haar team redeneerden dat textiel en menselijke weefsels niet zo verschillend zijn en werkten samen met onderzoekers van de University of North Carolina en North Carolina State University's College of Textiles om het steigerbouwpotentieel van traditionele textielproductieprocessen te onderzoeken.
De onderzoekers onderzochten drie veel voorkomende methoden voor het maken van textiel: smeltblazen, spingebonden en kaarden. Smelten blazen omvat het gebruik van hogedruklucht om hete polymeerhars in een weefsel van fijne vezels te blazen. Spunbonding is vergelijkbaar, maar verbruikt minder warmte. Kaarden scheidt vezels door rollen, waardoor een web van textiel ontstaat.
Dit gekleurde beeld toont verschillende textieltechnieken die worden gebruikt om steigers te maken. (Universiteit van Missouri) "Dit zijn processen die heel vaak in de textielindustrie worden gebruikt, dus ze zijn al standaard, commercieel relevante productieprocessen, " zegt Loboa.
Het team gebruikte polymelkzuur, een soort biologisch afbreekbaar plastic, om de steigers te maken en zaaide ze met menselijke stamcellen met behulp van de verschillende textieltechnieken. Ze wachtten vervolgens om te zien of de cellen begonnen te differentiëren in verschillende soorten weefsel.
De resultaten waren veelbelovend. De textieltechnieken waren effectief en goedkoper dan elektrospinnen. Het team schatte een vierkante meter electrospun steiger kosten tussen $ 2 en $ 5, terwijl hetzelfde monster met textieltechnieken slechts $ 0, 30 tot $ 3 kostte. Textieltechnieken werken ook aanzienlijk sneller dan electrospinning.
De volgende uitdaging van het team zal zijn om te zien hoe de steigers in actie werken, wat dierstudies zal inhouden. De onderzoekers moeten ook de vezelgrootte van de met textiel geproduceerde steiger verkleinen om beter te lijken op de extracellulaire matrix van het menselijk lichaam, of het netwerk van moleculen die celgroei ondersteunen. Electrospun-steigers produceren zeer kleine vezels, wat een van de redenen is waarom het zo'n populaire methode is; de textielmethoden lijken grotere vezels te produceren.
Loboa hoopt in de toekomst grotere hoeveelheden steigers te kunnen produceren om de menselijke huid, botten, vet en meer te laten groeien. Deze weefsels kunnen helpen ledematen te repareren voor gewonde soldaten, zegt Loboa, of helpen baby's geboren zonder bepaalde lichaamsdelen.
"We moeten echt manieren bedenken om deze succesvol te maken bij onze patiënten", zegt ze.
