为了模拟软组织的机械特性,匹兹堡大学的生物工程师William R. Wagner和Michael S. Sacks将一种廉价的聚合物——聚酯氨基甲酸酯脲制造成可生物降解的支架。这种圆柱形支架的强度类似于肺动脉瓣,因为它对压力的响应因压力施加的方向而异。一块注入了平滑肌细胞(右)的生物材料可以作为血管组织发挥作用,促进大鼠从心脏骤停中恢复的心脏愈合,并减少疤痕组织的形成。
加州生物工程公司Cytograft已经进入临床试验阶段,并获得了一项专利,该专利是一种利用人体自身细胞培育血管的方法。在阿根廷进行的一项可行性试验中,Cytograft 将其工程血管植入了两名透析患者体内。至少九个月内,两位患者都没有遇到植入物问题。
组织工程进展的一个障碍是,诸如肌肉等厚组织一旦植入患者体内,就无法从人体自身的网络中获得足够的新血管渗透,以维持组织存活。为了解决这个问题,由海法以色列理工学院的Shulamit Levenberg领导的一个多机构团队创造了能够生成自身血管的小块肌肉。
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研究人员在塑料可生物降解支架上组合了三种类型的细胞:成肌细胞(变成肌肉纤维)、内皮细胞(形成血管管)和成纤维细胞(是稳定细胞壁的平滑肌细胞的前体)。内皮细胞变成血管,募集成纤维细胞并导致它们分化成平滑肌细胞。一旦植入大鼠体内,只有不到一半的血管充满了血液。但是,当植入三种细胞类型时,存活的细胞数量是仅由成肌细胞和成纤维细胞组成的植入物(没有产生血管的内皮细胞)的两倍。该技术最终可能有助于解决为工程细胞提供氧气和营养物质并允许它们排出废物的持久挑战。