Teknisellä ihmisen kudoksella on pieni, mutta kasvava rooli lääketieteessä. Muunnettua ihoa voidaan käyttää kirurgisissa potilaissa tai uhreja polttaa. Suunniteltuja valtimoita on käytetty tukkiutuneen verenvirtauksen korjaamiseen ja kokonaisia muokattuja henkitorveja on istutettu jopa potilaille, joiden hengitysteet ovat vialliset. Tieteen edetessä tutkijat toivovat kykynsä suunnitella kokonaisia elimiä, kuten sydämiä tai maksaa.
Mutta kudostekniikka ei ole helppoa. Siihen kuuluu ensin "telineen" luominen kudoksen kasvattamiseksi. Rakennustelineet tehdään tyypillisesti prosessilla, jota kutsutaan ”sähköhitsaamiseksi”, johon sisältyy sähköstaattisen kentän käyttö materiaalien sitomiseen. Joissain tapauksissa telineet voidaan implantoida kudoksen kanssa, ja ne liukenevat vartaloon ajan myötä. Mutta sähköhionta voi olla hidas ja kallis prosessi, mikä vaikeuttaa kudoksen luomista laajassa mittakaavassa, jota tarvitaan lääketieteelliseen tutkimukseen ja sovelluksiin.
Entä jos tutkijat ihmettelivät, rakennustelineiden tekeminen oli yhtä helppoa kuin esimerkiksi sukkien valmistaminen?
”Aloimme miettiä, ” voisimmeko tarkastella joitain muita alan standardikäytäntöjä, jotka valmistavat muita materiaaleja, kuten tekstiilejä? ””, Sanoo Missourin yliopiston teknillisen korkeakoulun dekaani Elizabeth Loboa.
Perusteltuaan, että tekstiilit ja ihmisen kudokset eivät ole niin erilaisia, Loboa ja hänen tiiminsä työskentelivät Pohjois-Carolinan yliopiston ja Pohjois-Carolinan osavaltion yliopiston tekstiilikollegion tutkijoiden kanssa tutkiakseen perinteisten tekstiilien valmistusprosessien rakennustelineitä.
Tutkijat tutkivat kolmea yleistä tekstiilien valmistusmenetelmää - sulapuhallus, kehräys ja karstaus. Sulapuhallukseen sisältyy korkeapaineilman käyttö puhallettaessa kuumaa polymeerihartsia hienokuiturainaan. Spunbonding on samanlainen, mutta käyttää vähemmän lämpöä. Kaaperointi erottaa kuidut rullien läpi muodostaen tekstiilirainan.
Tämä värjätty kuva osoittaa erilaisten tekstiilitekniikoiden, joita käytetään telineiden valmistukseen. (Missourin yliopisto) "Nämä ovat prosesseja, joita käytetään hyvin yleisesti tekstiiliteollisuudessa, joten ne ovat jo alan standardin mukaisia, kaupallisesti merkityksellisiä valmistusprosesseja", Loboa sanoo.
Ryhmä käytti polymaitohappoa, erään tyyppistä biohajoavaa muovia, telineiden luomiseen ja kylvöi ne ihmisen kantasoluilla käyttämällä erilaisia tekstiilitekniikoita. Sitten he odottivat nähdäko solut alkavat erottua erityyppisiksi kudoksiksi.
Tulokset olivat lupaavia. Tekstiilitekniikat olivat tehokkaita ja edullisempia kuin sähköhitsaus. Ryhmä arvioi, että neliömetri sähköpistetelineitä maksaa 2–5 dollaria, kun taas tekstiilitekniikoilla valmistettu samankokoinen näyte maksaa vain 0, 30–3 dollaria. Tekstiilitekniikat toimivat myös huomattavasti nopeammin kuin sähköhitsaus.
Ryhmän seuraava haaste on nähdä, kuinka rakennustelineet toimivat toiminnassa, johon sisältyy eläintutkimuksia. Tutkijoiden on myös pienennettävä tekstiilituotteiden kuitukokoja, jotta ne muistuttaisivat paremmin ihmisen kehon solunulkoista matriisia tai solujen kasvua tukevaa molekyyliverkostoa. Sähköpistetelineet tuottavat hyvin pieniä kuituja, mikä on yksi syy siihen, että se on niin suosittu menetelmä; tekstiilimenetelmät näyttävät tuottavan suurempia kuituja.
Tulevaisuudessa Loboa toivoo pystyvänsä tuottamaan suurempia määriä rakennustelineitä ihmisen ihon, luun, rasvan ja muun kasvattamiseksi. Nämä kudokset voivat auttaa korjaamaan haavoittuneiden sotilaiden raajoja, Loboa sanoo, tai auttamaan vauvoja, jotka ovat syntyneet ilman tiettyjä ruumiinosia.
"Meidän on todella keksittävä keinoja saada nämä onnistumaan potilaissamme", hän sanoo.
