Künstlerische Darstellung des „lebenden Blutgefäßes“ mit dem neuen Material Credit: Entworfen von Ziyu Wang und illustriert von Ella Maru Studio
Dies ist das erste Mal, dass Wissenschaftler beobachtet haben, dass sich Gefäße bilden, die der komplizierten Struktur natürlich vorkommender Blutgefäße so ähnlich sind.
Eine internationale Forschungskooperation unter der Leitung des Universität Sydney hat eine Technologie entwickelt, die die Herstellung von Materialien ermöglicht, die die Struktur lebender Blutgefäße widerspiegeln, mit erheblichen Auswirkungen auf die Zukunft der Chirurgie.
Präklinische Untersuchungen zeigten, dass der Körper, nachdem das hergestellte Blutgefäß in Mäuse transplantiert worden war, es akzeptierte und neue Zellen und Gewebe begannen, sich an den entsprechenden Stellen zu entwickeln, wodurch es in ein „lebendes Blutgefäß“ umgewandelt wurde.
Während andere in der Vergangenheit mit unterschiedlichem Erfolg versucht haben, Blutgefäße zu schaffen, stellte der leitende Autor Professor Anthony Weiss vom Charles Perkins Center fest, dass dies der erste Fall ist, in dem Wissenschaftler beobachtet haben, dass sich die Gefäße mit einem so hohen Grad an Ähnlichkeit zu entwickeln komplexe Struktur natürlich vorkommender Blutgefäße.
„Die Natur wandelt diese hergestellte Röhre im Laufe der Zeit in eine um, die wie ein echtes Blutgefäß aussieht, sich verhält und funktioniert“, sagte Professor Weiss. „Die Fähigkeit der Technologie, die komplexe Struktur biologischer Gewebe nachzubilden, zeigt, dass sie das Potenzial hat, nicht nur Blutgefäße zur Unterstützung von Operationen herzustellen, sondern auch die Voraussetzungen für die zukünftige Herstellung anderer synthetischer Gewebe wie Herzklappen zu schaffen.“
Co-Autor Dr. Christopher Breuer vom Center for Regenerative Medicine am Nationwide Children’s Hospital und dem Wexner Medical Center in Columbus, USA, sagte, er sei vom Potenzial der Forschung für Kinder begeistert.
„Wenn Kinder derzeit an anormalen Gefäßen leiden, haben Chirurgen keine andere Wahl, als synthetische Gefäße zu verwenden, die für kurze Zeit gut funktionieren, aber Kinder müssen im Laufe ihres Wachstums unweigerlich operiert werden. Diese neue Technologie bietet die aufregende Grundlage für die hergestellten Blutgefäße, die im Laufe der Zeit weiter wachsen und sich entwickeln werden.“
Die Technologie wurde vom Hauptautor und Bioingenieur Dr. Ziyu Wang vom Charles Perkins Center der Universität Sydney im Rahmen seiner Promotion entwickelt. Er erweiterte frühere Forschungsarbeiten von Dr. Suzanne Mithieux, die ebenfalls dem Charles Perkins Centre angehört.
Natürliche Blutgefäßwände bestehen aus konzentrischen Ringen aus Elastin (ein Protein, das den Gefäßen Elastizität und Dehnungsfähigkeit verleiht), ähnlich wie Nistpuppen. Infolgedessen sind die Ringe elastisch, was es den Blutgefäßen ermöglicht, ihre Größe als Reaktion auf den Blutfluss zu ändern.
Diese neue Technologie bedeutet, dass sich diese wichtigen konzentrischen Elastinringe zum ersten Mal auf natürliche Weise innerhalb der Wände von implantierten Schläuchen entwickeln können.
Im Gegensatz zu den derzeitigen Herstellungsverfahren für synthetische Materialien für die Chirurgie, die langwierig, komplex und teuer sein können, ist dieses neue Herstellungsverfahren schnell und genau definiert.
„Diese Kunststoffgefäße sind elegant, weil sie aus nur zwei natürlich vorkommenden und körperverträglichen Materialien hergestellt werden“, sagt Dr. Wang
„Tropoelastin (der natürliche Baustein für Elastin) ist in eine elastische Hülle verpackt, die sich allmählich auflöst und die Bildung von hochorganisierten, natürlichen Nachahmungen funktionierender Blutgefäße fördert.“
Das hergestellte Röhrchen kann bis zur Transplantation auch sicher in einem sterilen Plastikbeutel aufbewahrt werden.
Referenz: „Rapid Regeneration of a Neoartery with Elastic Lamellae“ von Ziyu Wang, Suzanne M. Mithieux, Howard Vindin, Yiwei Wang, Miao Zhang, Linyang Liu, Jacob Zbinden, Kevin M. Blum, Tai Yi, Yuichi Matsuzaki, Farshad Oveissi, Reyda Akdemir, Karen M. Lockley, Lingyue Zhang, Ke Ma, Juan Guan, Anna Waterhouse, Nguyen TH Pham, Brian S. Hawkett, Toshiharu Shinoka, Christopher K. Breuer und Anthony S. Weiss, 19. September 2022, fortgeschrittene Werkstoffe.
DOI: 10.1002/adma.202205614
Die ethische Genehmigung wurde vom Sydney Local Health District, Australien, und vom Nationwide Children’s Hospital, USA, eingeholt. Professor Anthony Weiss ist der Gründungswissenschaftler von Elastagen Pty.Ltd., das jetzt an Allergan, Inc., ein AbbVie-Unternehmen, verkauft wurde. Die Autoren erklären keine anderen konkurrierenden Interessen.