Anbau 4D Gewebe: Die selbst-Krümmung der Hornhaut

Wissenschaftler der Universität Newcastle entwickelten ein biologisches system können Zellen bilden, die eine gewünschte Form durch Pressen Ihre umgebende material — in der ersten Instanz erstellen einer self-Krümmung der Hornhaut.

Die Hornhaut ist die klare äußere Schicht auf der Vorderseite des Augapfels.

In der Forschung, einen flachen Kreis von gel mit Hornhaut-Stroma-Zellen (Stammzellen) aktiviert wurde mit einem serum, so dass die Kanten des Gels vertraglich mit einer anderen Geschwindigkeit um das Zentrum, die Ausarbeitung der Rand im Laufe von 5 Tagen zur form einer Schüssel-wie gekrümmte Hornhaut.

Die Forschung wird veröffentlicht in Advanced Functional Materials , und wurde unter der Leitung von Professor Che Connon, professor für tissue engineering, der Universität Newcastle. Er sagt: „Derzeit gibt es einen Mangel an gespendeten Hornhäuten, die hat sich in den letzten Jahren, da Sie nicht verwendet werden, wer hatte eine laser-Augen-Operation, so müssen wir nach alternativen suchen, wie diese selbst-geschwungene Hornhaut.

„Der Zellen, ausgelöst werden, bilden in einer komplexen 3D-Struktur, aber das erfordert Zeit auftreten, die vierte dimension in dieser Gleichung haben wir beschriftet 4D-Strukturen“.

Die 4D-Bildung wird erreicht durch die innovative Verwendung von Zellen als biologische Antriebe, Komponenten, die Teile zu bewegen. In diesem Fall, die Zellen selbst, Kraft der Sie umgebenden Gewebe zu bewegen, in einer vorgegebenen Art und Weise im Laufe der Zeit.

Das gel, bestehend aus Kollagen und gekapselt Hornhaut-Zellen, wurde festgelegt, die in zwei konzentrischen Kreisen. Die Bildung der gekrümmten Form, die hat eine Schüssel-ähnliche Struktur wurde erhalten durch Zugabe von Molekülen, den sogenannten Peptid-amphiphiles einem der beiden Kreise.

In einem ring die aktiven Zellen zogen sich die innere Struktur des Gels (hohe Kontraktion), in der anderen wurden Sie ziehen diese Peptid-amphiphile Moleküle (geringe Schrumpfung). Dieser Unterschied in der Kontraktion zwischen den beiden konzentrischen Ringe verursacht die Krümmung des Gels. Dies geschah, weil die Zellen bevorzugt zum binden an den Peptid-amphiphile Moleküle eher die interne Struktur der Gele.

Professor Connon fügte hinzu: „Da war orchestriert von den Zellen selbst, können wir uns ausmalen, dass Sie als bio-Maschinen filialumbauten diese Strukturen von innen.

„Die Technologie und das Verständnis die wir entwickelt haben, birgt ein enormes potential, da diese Hornhäute zeigen, dass die gezüchteten Gewebes Form können kontrolliert werden, indem die Zelle Aktoren. Dies kann dazu führen, uns eine Zukunft vorstellen, wo solch ein Ansatz kann kombiniert werden mit der Schlüssel-Loch-Chirurgie ermöglicht ein Chirurg, Implantat-Gewebe in einer Form, die dann entwickelt sich zu einem komplexen, funktionalen Form innerhalb des Körpers, angetrieben von dem Verhalten der Zellen selbst.“

Dr. Martina Miotto, Blei-Autor auf dem Papier, erklärte: „Dies ist ein innovatives Beispiel für die strenge Beziehung zwischen form und Funktion, wie die Forschung zeigte auch, dass die biomechanischen und bio-funktionellen Eigenschaften dieser 4D-Strukturen reproduziert denen des nativen Gewebes, mit undifferenzierten limbalen kornealen epithelialen Stammzellen, die sich in den weicheren limbus und das differenzierte Epithel über den steifer Mitte der vorderen Hornhaut.“

Das team beabsichtigt, die arbeiten im Verlauf der nächsten Jahre mit Blick auf die Verfeinerung der Technik als eine mögliche Methode der Herstellung Hornhäute für den menschlichen Transplantation.

Die Zeit-abgelaufen-video, das zeigt dieser erstaunliche Prozess: https://youtu.be/Gt8Kdd0pcdg

Video mit einem überblick über die Forschung: https://youtu.be/PQ809zR1h0o