Pētnieki izveido neporainu, bioloģiski noārdāmu asinsvadu transplantātu

Pētnieki izveido neporainu, bioloģiski noārdāmu asinsvadu transplantātu

Nesen publicētā pētījumā Uzlaboti materiāli Pētnieku komanda izstrādāja jaunu maza diametra bioloģiski noārdāmu asinsvadu transplantātu, kas atbalsta elastīnu saturošu struktūru veidošanos intima-media, kas ir svarīga normālai artērijas darbībai.

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

fons

Artēriju bojājumi, ko izraisa tādas slimības kā smaga ateroskleroze, var izraisīt miokarda infarktu un nāvi. Lai gan autologās asinsvadu transplantācijas no radiālajām artērijām, iekšējām piena dziedzeru artērijām vai sapenveida vēnām ir ideālas, pacienti ar iepriekšējām slimībām bieži izmanto sintētisku transplantāciju.

Tirdzniecībā pieejamie sintētiskie potzari, kas izgatavoti no tādiem materiāliem kā politetrafluoretilēns, rada tādas problēmas kā obstrukcija ilgstoši asins recekļu un restenozes dēļ. Artēriju reģenerācija tiek kavēta arī šo transplantātu bioloģiski nenoārdāmās dabas dēļ.

Bioloģiski noārdāmo asinsvadu transplantātu priekšrocība ir palielināta caurlaidība un gludās muskulatūras šūnu (SMC) proliferācijas atvieglošana, endotēlija veidošanās un ekstracelulārās matricas (ECM) proteīnu, piemēram, kolagēna un elastīna, nogulsnēšanās. Tomēr šo transplantātu ilgtermiņa darbību apdraud nepareiza elastīna šķiedru telpiskā reģenerācija un organizācija, kas izraisa nepareizu endotēlija šūnu un SMC izvietojumu.

Par mācībām

Šajā pētījumā pētnieki izmantoja tropoelastīna (TE), dabiski ražota ECM proteīna, ko elastogēnās šūnas izmanto elastīna ražošanai, un poliglicerīna sebakāta (PGS), bioloģiski noārdāma, ļoti elastīga materiāla, kombināciju, lai izveidotu bioloģiski noārdāmu, neporainu asinsvadu transplantātu.

TE-PGS sastatnes tika konstruētas ar elektrovērpšanu, lai atdarinātu dabisko artēriju šķiedru struktūru, un 16 stundas stabilizēja siltumu 160 ° C temperatūrā. Daudzfotonu mikroskopija tika izmantota, lai pārbaudītu termiski stabilizētās sastatnes un pārbaudītu TE un PGS mikrostruktūras. Sastatņu ķīmiskā konformācija pirms un pēc termiskās stabilizācijas tika salīdzināta, izmantojot Furjē transformācijas infrasarkano staru spektroskopijas novājinātu kopējo atstarojumu (FTIR-ATR).

Tika veikti stiepes testi, lai noteiktu mehāniskās īpašības, piemēram, stiepes izturību, elastības moduli, stiepes pagarinājumu un sprieguma-deformācijas līkni. Mehāniskā stabilitāte un viskoelastība tika novērtēta, pakļaujot sastatnēm šļūdes testu ar slodzi 0, 1 MPa 500 minūtes. Turklāt sastatņu izmēru strukturālā integritāte un stabilitāte tika pārbaudīta, iegremdējot sastatnes fosfātu buferšķīdumā 37 ° C temperatūrā. Ilgtermiņa stabilitāte tika noteikta, pamatojoties uz masas izmaiņu novērojumiem 154 dienu laikā pēc iegremdēšanas.

Sastatnes tika kultivētas ar cilvēka dermas fibroblastiem, lai noteiktu in vitro cito saderību, savukārt in vivo saderība tika mērīta, subkutāni implantējot sastatnes pelēm un veicot histoloģiskos izmeklējumus pēc divām un četrām nedēļām.

Cilvēka koronāro artēriju gludās muskulatūras šūnas (HCASMC) un cilvēka nabas vēnu endotēlija šūnas (HUVEC) tika kultivētas uz sastatnēm. Tika pārbaudīti funkcionālie marķieri un proliferācija, lai noteiktu, vai šīs sastatnes veiksmīgi darbotos kā asinsvadu transplantāti.

TE-PGS sastatnes tika izmantotas, lai izgatavotu asinsvadu transplantātus ar diametru 0, 7, 1 un 1, 5 mm un dažādu sieniņu biezumu, un tika pārbaudīts šo transplantātu sprādziena spiediens, izliekuma leņķis un šuvju aiztures īpašības. Transplantu trombogenitāte tika pārbaudīta pirms to implantēšanas peļu infrarenālajā vēdera aortā astoņus mēnešus.

Transplanta degradācija tika uzraudzīta, izmantojot makrofāgu imūnfluorescences krāsošanu. Tika pārbaudīts arī elastīna, kolagēna, SMC un endotēlija šūnu sadalījums, un reģenerētās elastīgās lameles intima vidē tika salīdzinātas ar vietējās peles izplatību.

Rezultāti

Rezultāti parādīja, ka TE50 sastatnes (50:50 TE:PGS attiecība) bija mehāniski stabilas un bioloģiski saderīgas lietošanai kā asinsvadu transplantāti un nebija īpaši jutīgas pret trombozi. Tas atbalstīja HUVEC un HCASMC izplatīšanos un funkcionālo olbaltumvielu marķieru ekspresiju.

Turklāt TE50 sastatņu neporainais raksturs stimulēja strukturāli piemērotu elastīna un kolagēna šķiedru veidošanos attiecīgi intima-media un adventitia. Implantācijas eksperimenti ar pelēm parādīja, ka pēc astoņiem mēnešiem sastatnes bija pilnībā degradētas, bija izveidojusies neoartērija un adventitijā tika atklāts nobriedis kolagēns.

Elastīgās lameles astoņu nedēļu laikā ieskauj vārpstveida, apkārtmērā izlīdzināti alfa gludās muskulatūras aktīna + un smoothelīna + SMC, salīdzinot ar astoņiem mēnešiem, kas nepieciešami, lai vietējās pelēs veidotos līdzīgas elastīgās lamelas.

Secinājumi

Kopumā pētījumā tika aprakstīta TE-PGS sastatņu izmantošana, lai izveidotu asinsvadu transplantātus, kas nebija poraini un bioloģiski noārdās un varētu atbalstīt SMC izplatīšanos un atvieglot elastīna un kolagēna šķiedru veidošanos.

Kopumā rezultāti parādīja, ka TE-PGS sastatnes veicināja organizētu elastīna lameļu veidošanos, kas ir būtiska pareizai artēriju reģenerācijai. Implantācijas pārbaude ziņoja par bioloģisko saderību un sniedza pierādījumus par neoartērijas veidošanos pelēm astoņu mēnešu laikā. Turklāt materiāla bioloģiski noārdāmā daba, termostabilitāte, stiepes izturība un caurlaidība padara to par ideālu kandidātu sintētiskiem asinsvadu transplantātiem.

Atsauce:

• 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

.