Ученые вырастили 4D-ткани – самостоятельно сгибающуюся роговицу
Москва, 12:14, 18 Янв 2019, редакция FTimes.ru, автор Евгения Ковалева.
Исследователи из Университета Ньюкасла разработали биологическую систему, позволяющую клеткам получать желаемую форму за счет изменений окружающих их материалов. В результате была впервые создана самостоятельно сгибающаяся роговица.
В опытах использовался плоский гелиевый круг, содержащий стромальные клетки роговицы, сообщает phys.org. Их активировали сывороткой крови. В результате края геля с разной скоростью сокращались к центру и, растягиваясь, за 5 дней сформировали изогнутую структуру.
Результаты исследования описаны в Advanced Functional Materials.
«Сегодня наблюдается дефицит донорских роговиц. В последнее время ситуация ухудшилась, так как мы не можем использовать материал людей, перенесших лазерную операцию на глазах. Необходимо искать альтернативы, — сказал профессор Че Коннон, руководитель проекта. – В нашем случае клетки заставляют формировать трехмерную структуру. На это требуется время. Приняв его за 4-е измерение, мы назвали получившийся продукт 4D-структурами».
Ученые заставили клетки выступить в роли биологических приводов. Со временем, воздействуя на окружающую ткань, они двигали ее в заранее заданной манере. Гель, включающий коллаген, и заключенные в оболочку стволовые клетки, были выложены в 2 концентрических круга.
Формирования изогнутой, чашевидной структуры, удалось добиться за счет добавления в любой из них молекул амфифильного пептида. В одном кольце клетки тянули внутреннюю структуру геля (высокое сокращение). В другом – амфифильные молекулы (низкое сокращение). Разница в движении вызывала искривление геля. Это происходило, так как клетки предпочитали крепиться к пептидам.
«Так как все процессы управлялись самими биологическими образованиями, мы можем рассматривать их как биомеханизмы, меняющие свою структуру изнутри», — сказал Коннон.
Авторы надеются, что технология получит признание в медицине. Так, в будущем, хирург сможет помещать в организм через небольшое отверстие имплантат, чья форма и функционал будут усложняться под действием клеток. Специалисты также планируют в следующие несколько лет усовершенствовать методику, сделав ее потенциальным источником роговиц для пересадки.
