Tvary vytvorené v tkáních jsou blizsí s vlozenými nanocáry

Pridáním drobných elektronických snímacu nanocáru do konstrukcních 3D struktur tkáne vyvinuli vedci zpusob, jak monitorovat chování bunek, které by mohly napomoci lécení srdecních a neurologických onemocnení a urychlit vývoj srdcí tkánového inzenýrství.
Vedci jiz vedí, jak rídit trojrozmerný tvar upravené tkáne: bunky budují na miniaturních, houbovitých leseních. Tito jsou pak implantováni do pacientu nebo pouziti ke studiu úcinku nových léku v laboratori.
A také byli schopni vlozit elektronické senzory do dvourozmerné tkáne, které se pestují jako ploché vrstvy. Ale tyto nereplikují skutecnou 3D povahu tkáne.
Nyní v nové americké studii zverejnené online v roce 2009 Prírodní materiály tento týden vedci z MIT, Harvardské univerzity a Bostonské detské nemocnice vysvetlují, jak tuto technologii ucinili o krok dál, aby vytvorili skutecné trojrozmerné tkáne zabudované s elektronickými snímaci v základním lesení.
V nedávném tiskovém prohlásení vedoucí autor Robert Langer, profesor David H. Koch z MIT, ríká, ze je velmi nadseni dosazením:
"Prinásí nás krok o krok blíz k tomu, ze jednou vytvorím tkánové srdce a ukazuje, jak nové nanomateriály mohou v této oblasti hrát roli" ríká Langer.
Snímace jsou vyrobeny z kremíkových nanocástic a mohou být pouzity k monitorování elektrické aktivity v tkáni kolem lesení, ríkají výzkumní pracovníci.
Mohly by být rovnez pouzity k rízení uvolnování léku nebo k testování úcinku nových léku, napríklad na porázku srdecní tkáne.

3D epoxidové lesení s kremíkovým nanocárem

Vedci provedli 3D lesení z epoxidového, netoxického materiálu a zakotvili ho kremíkovými nanocáry, které prenásejí elektrické signály do a z bunek pestovaných ve strukture.
Nanowires mají tloustku od 30 do 80 nanometru, coz je asi 1000 krát tencí nez lidské vlasy.
Jakmile jsou nanovlákna na míste, lesení je naockováno bunkami a celý nakonec narustá do tkáne 3D vytvorené nekolika malými cidly.
Tým si zvolil kremík pro nanowire elektrody, protoze jsou stabilní, dostatecne malé a mohou být bezpecne implantovány. Jsou rovnez elektricky citlivejsí nez kovové dráty. Mohou detekovat elektrickou aktivitu mensí nez jednu tisícinu wattu, coz je úroven jedné bunky.

Monitorování bunek a krve

V Prírodní materiály papír, výzkumníci popisují, jak rostly srdecní, nervové a svalové tkáne pomocí jejich elektrody-vestavené lesení.
V experimentu s kardiálními tkánemi sledovali také bunecnou odpoved na noradrenalin, neurotransmiter, který je uvolnován neurony srdce a typicky stimuluje srdecní frekvenci.
V dalsím experimentu pouzívaly týmy, které pouzívaly nanowire-vlozené lesení, k rustu cév a ukázaly, ze vlozené snímace byly schopny sledovat zmeny v hladinách pH uvnitr a vne nádob.
Implantování takového zarízení u pacientu by mohlo pomáhat lékarum sledovat zánety a jiné biochemické príhody.
Vedci ríkají, ze chtejí vytvorit tkán, která nejen monitoruje elektrické a chemické události, ale také reaguje na ne, napríklad uvolnením léciva.

Takové zarízení by se chovalo jako uzavrená zpetná smycka, podobne jako autonomní nervový systém. Systém detekuje zmenu v tele a v reakci odesle nápravná opatrení.
Gordana Vunjaková-Novakovicová, profesorka biomedicínského inzenýrství na Columbijské univerzite, ríká, ze existuje velká potreba vyvinutých bunek, které reagují na elektrické stimuly. Napríklad by to byl velký krok smerem k novým zpusobum lécby srdecních a neurologických onemocnení.
"Jedná se o krásný príklad toho, jak lze nanoelektroniku kombinovat s tkánovým inzenýrstvím a sledovat chování bunek." ríká Vunjak-Novakovic, který se do studie nezúcastnil.
Tým bude pred testováním na zvíratech vyzkouset mechanické vlastnosti lesení.
Prostredky od Národních ústavu zdraví, Nadace McKnight a Bostonské detské nemocnice pomohly zaplatit za studium.
Napsal Catharine Paddock PhD