Kas ir audu inženierijas sastatnes?

Audu inženierijas pamats ir jaunu šūnu un bioloģisko struktūru laboratorijas izveide, lai aizstātu zaudētos vai nepareizi funkcionējošus audus un orgānus. Lai to izdarītu, audu inženieriem ir nepieciešama forma vai sastatnes, uz kurām šūnas audzēt, jo laboratorijā audzētās šūnas pašas neveido formas; tā vietā tie izklājas divdimensiju formā. Sastatnes ir paredzētas, lai mudinātu šūnas piestiprināties un augt noteiktā iepriekš noteiktā formā.

Sastatnes var izgatavot no dažādām vielām. Tie ietver plastmasu, zīda proteīnus, kalcija fosfāta keramiku un pat dabiskos polimērus, piemēram, kolagēnu. 2010. gadā Spānijas pētniecības slimnīca eksperimentēja ar cilvēku sirdīm, kas paņemtas no donoriem un no kurām tika izņemtas visas šūnas, atstājot aiz sevis kolagēna struktūru. Mērķis bija paņemt šūnas no pacienta, kuram nepieciešama sirds transplantācija, un ļaut šūnām augt uz kolagēna karkasa, radot jaunu sirdi, kurai imūnsistēma neuzbrūk kā sveša.

Audu inženierijas sastatnēm jābūt porainām. Poras ļauj šūnām savstarpēji savienoties un pielipt viena pie otras. Ideālā gadījumā sastatnēm vajadzētu atbrīvot arī ķīmiskas vielas, kas palīdz veicināt šūnu migrāciju, šūnu adhēziju un diferenciāciju specializētās šūnās. Vēl viens dažu audu inženierijas sastatņu ieguvums ir tas, ka tie ir bioloģiski noārdāmi, tāpēc tie sadalās, tiklīdz šūnas ir izveidojušās vēlamajā formā.

Dažu audu inženierijas sastatņu galvenā problēma ir tā, ka šūnām ir nepieciešams skābeklis un barības vielas, lai tās augtu. Šūnas zināmā mērā var migrēt sastatņu porās. Kad šūnas sāk pārāk dziļi iekļūt porās, tās nesaņem pietiekami daudz barības vielu vai skābekļa, jo šūnu augšējie slāņi bloķē barības vielu un skābekļa pārvietošanos apakšējos slāņos. Viens no jauninājumiem, ko sauc par cieto brīvas formas (SFF) sastatnēm, novērš šo problēmu, jo tas ir izstrādāts ar mākslīgiem asinsvadiem, kas pārnēsā šīs barības vielas visā struktūrā un noņem atkritumus. 2011. gadā tika eksperimentētas ar SFF audu inženierijas sastatnēm, lai pilnveidotu mākslīgo asinsvadu sistēmu, lai varētu ražot lielus sarežģītus orgānus.

Zinātnieki jau ir izveidojuši ādu, iesējot pacienta ādas šūnas uz kolagēna struktūras. Āda ir divdimensiju struktūra, tāpēc skābekļa un barības vielu difūzijas problēma nav kavējusi attīstību. Šo ādu izmanto ārstēšanā, kas saistīta ar ādas transplantācijām.