يقوم الباحثون بإنشاء طعم وعائي غير مسامي وقابل للتحلل

يقوم الباحثون بإنشاء طعم وعائي غير مسامي وقابل للتحلل

وفي دراسة نشرت مؤخرا في مواد متقدمة قام فريق من الباحثين بتطوير طعم وعائي جديد بقطر صغير وقابل للتحلل الحيوي يدعم تكوين الهياكل التي تحتوي على الإيلاستين في الوسائط الداخلية، وهو أمر مهم للوظيفة الطبيعية للشريان.

Lernen: Schnelle Regeneration einer Neoarterie mit elastischen Lamellen. Bildquelle: Christoph Burgstedt/Shutterstock

خلفية

يمكن أن يؤدي تلف الشرايين الناجم عن أمراض مثل تصلب الشرايين الحاد إلى احتشاء عضلة القلب والوفاة. في حين أن عمليات زرع الأوعية الدموية الذاتية من الشرايين الكعبرية أو الشرايين الثديية الداخلية أو الأوردة الصافنة تعتبر مثالية، فإن المرضى الذين يعانون من أمراض سابقة غالبًا ما يلجأون إلى عمليات زرع الأعضاء الاصطناعية.

الطعوم الاصطناعية المتاحة تجاريا والمصنوعة من مواد مثل بولي تترافلوروإيثيلين تشكل مشاكل مثل الانسداد لفترات طويلة بسبب جلطات الدم وعودة التضيق. يتم أيضًا منع تجديد الشرايين نظرًا لطبيعة هذه الطعوم غير القابلة للتحلل.

تتميز الطعوم الوعائية القابلة للتحلل الحيوي بميزة زيادة سالكية وتسهيل تكاثر خلايا العضلات الملساء (SMC)، وتكوين بطانة الأوعية الدموية، وترسب بروتينات المصفوفة خارج الخلية (ECM) مثل الكولاجين والإيلاستين. ومع ذلك، فإن أداء هذه الطعوم على المدى الطويل يتعرض للخطر بسبب التجديد المكاني غير المناسب وتنظيم ألياف الإيلاستين، مما يؤدي إلى ترتيب غير مناسب للخلايا البطانية والخلايا الجذعية الصغيرة.

عن الدراسة

في الدراسة الحالية، استخدم الباحثون مزيجًا من التروبويلاستين (TE)، وهو بروتين ECM منتج بشكل طبيعي تستخدمه الخلايا المرنة لإنتاج الإيلاستين، وبولي جلسرين سيباكات (PGS)، وهي مادة قابلة للتحلل الحيوي وعالية المرونة، لإنشاء طعم وعائي غير مسامي وقابل للتحلل الحيوي.

تم إنشاء سقالة TE-PGS عن طريق الغزل الكهربائي لتقليد بنية ألياف الشريان الطبيعية واستقرت الحرارة عند 160 درجة مئوية لمدة 16 ساعة. تم استخدام الفحص المجهري متعدد الفوتون لفحص السقالة المثبتة بالحرارة وفحص الهياكل المجهرية TE وPGS. تمت مقارنة التشكل الكيميائي للسقالة قبل وبعد تثبيت الحرارة باستخدام الانعكاس الكلي الموهن بمطياف الأشعة تحت الحمراء لتحويل فورييه (FTIR-ATR).

تم إجراء اختبارات الشد لتحديد الخواص الميكانيكية مثل قوة الشد، معامل المرونة، الاستطالة عند الكسر ومنحنى الإجهاد والانفعال. تم تقييم الثبات الميكانيكي واللزوجة المرنة من خلال إخضاع السقالة لاختبار الزحف عند حمل قدره 0.1 ميجا باسكال لمدة 500 دقيقة. بالإضافة إلى ذلك، تم اختبار السلامة الهيكلية واستقرار أبعاد السقالة عن طريق غمر السقالة في محلول ملحي بالفوسفات عند درجة حرارة 37 درجة مئوية. تم تحديد الاستقرار على المدى الطويل بناءً على ملاحظات التغير الشامل على مدار 154 يومًا بعد الغمر.

تمت زراعة السقالات باستخدام الخلايا الليفية الجلدية البشرية لتحديد التوافق الخلوي في المختبر، بينما تم قياس التوافق في الجسم الحي عن طريق زرع السقالة تحت الجلد في الفئران وإجراء فحوصات نسيجية خلال أسبوعين وأربعة أسابيع.

تم زراعة خلايا العضلات الملساء للشريان التاجي البشري (HCASMCs) والخلايا البطانية الوريدية البشرية (HUVECs) على السقالة. تم فحص العلامات الوظيفية والتكاثر لتحديد ما إذا كانت هذه السقالات ستعمل بنجاح كطعوم وعائية.

تم استخدام سقالات TE-PGS لتصنيع الطعوم الوعائية بأقطار 0.7 و1 و1.5 مم وسمك جدار مختلف، وتم اختبار ضغط الانفجار وزاوية التواء وخصائص الاحتفاظ بالخياطة لهذه الطعوم. تم اختبار تخثر الطعوم قبل زرعها في الشريان الأورطي البطني تحت الكلوي لدى الفئران لمدة ثمانية أشهر.

وتم رصد تدهور الكسب غير المشروع باستخدام تلطيخ المناعي للضامة. تم أيضًا فحص توزيع الإيلاستين والكولاجين والخلايا الجذعية السرطانية والخلايا البطانية، وتمت مقارنة الصفائح المرنة المجددة في الوسائط الداخلية مع تلك الموجودة في الفأر الأصلي.

نتائج

أظهرت النتائج أن سقالة TE50 (نسبة 50:50 من TE:PGS) كانت مستقرة ميكانيكيًا ومتوافقة حيويًا للاستخدام كطعوم وعائية ولم تكن شديدة التعرض للتخثر. لقد دعم انتشار HUVEC وHCASMC والتعبير عن علامات البروتين الوظيفية.

علاوة على ذلك، حفزت الطبيعة غير المسامية للسقالة TE50 تكوين ألياف الإيلاستين والكولاجين المناسبة هيكليًا في الوسائط الداخلية والبرانية، على التوالي. أظهرت تجارب الزرع على الفئران أنه بعد ثمانية أشهر تدهورت السقالة تمامًا، وتشكل شريان حديث وتم اكتشاف الكولاجين الناضج في البرانية.

كانت الصفائح المرنة محاطة بخلايا ألفا الملساء ذات الشكل المغزلي والأكتين + والسلاوسيلين + SMCs في غضون ثمانية أسابيع، مقارنة بالأشهر الثمانية المطلوبة لتكوين صفائح مرنة مماثلة في الفئران المحلية.

الاستنتاجات

باختصار، وصفت الدراسة استخدام سقالة TE-PGS لبناء الطعوم الوعائية التي كانت غير مسامية وقابلة للتحلل الحيوي ويمكن أن تدعم تكاثر الخلايا الجذعية السرطانية وتسهيل تكوين ألياف الإيلاستين والكولاجين.

بشكل عام، أظهرت النتائج أن سقالات TE-PGS سهلت تكوين صفائح الإيلاستين المنظمة، وهو أمر ضروري لتجديد الشرايين بشكل سليم. أفاد اختبار الزرع عن التوافق الحيوي وقدم دليلاً على تكوين الشريان الجديد في الفئران خلال ثمانية أشهر. بالإضافة إلى ذلك، فإن طبيعة المادة القابلة للتحلل الحيوي، والثبات الحراري، وقوة الشد والنفاذية تجعلها مرشحًا مثاليًا لطعوم الأوعية الدموية الاصطناعية.

مرجع:

• Wang, Z., Mithieux, SM, Vindin, H., Wang, Y., Zhang, M., Liu, L., Zbinden, J., Blum, KM, Yi, T., Matsuzaki, Y., Oveissi, F., Akdemir, R., Lockley, KM, Zhang, L., Ma, K., Guan, J., Waterhouse, A., Pham, NTH, Hawkett, BS, & Shinoka, T. (2022). Schnelle Regeneration einer Neoarterie mit elastischen Lamellen. Fortgeschrittene Materialien, 2205614. doi: https://doi.org/10.1002/adma.202205614 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202205614

.