211service.com
クロッグバスター
小さな人工血管は、心臓バイパス患者に希望を与えることを目的としています。問題は、これらの小さな合成容器が詰まる傾向があることです。今、生物医学エンジニア ドナルド・エルバート そして彼の チーム セントルイスのワシントン大学で、体をだまして自分の細胞から血管を作るように設計された新しい材料を開発しました。
ワシントン大学の生物工学者は、ここに描かれているゲルがいつの日か小さな人工血管の凝固問題を解決すると想像しています。タンパク質の断片（青い長方形）、血液タンパク質のアルブミン（灰色の房）、シグナル伝達脂質（黄色の斑点）、および合成ポリマー（青い星）から作られたゲルは、人間を裏打ちする内皮細胞（灰色の塊）を誘導します血管、人工血管の内部にコロニーを形成します。
目詰まりの問題の根本は熱力学です、とエルバートは言います。血管が修飾されたテフロン、または体自身の細胞以外のものでできている場合、血液中のタンパク質を凝固させて血管壁にぶつけ、付着し、展開し、活性化して、凝固反応を開始します。血餅は小さすぎて大きな血管を塞ぐことができず、実際、テフロン大動脈が一般的です。しかし、幅が6ミリメートルより狭い容器では、血餅が詰まります。その結果、心臓バイパス患者は小さな人工血管インプラントを受けることができません。代わりに、血液の経路を変更できるように、患者の体から小さな血管を採取する必要があります。これは余分な手術であり、最終的には、患者は採取する血管が不足する可能性があります。
マルチメディア
アニメーション：ゲル上の内皮細胞
Elbertのソリューションは、人工血管の内側をコーティングする新しいものです。それは主に人体に見られる物質でできています。唯一の合成成分であるポリエチレングリコールは、歯磨き粉やシャンプーに使用される多腕ポリマーです。血液にさらされると、血液に付着しようとするほぼすべての凝固タンパク質をはじきます。ポリエチレングリコールを結合するために、血液タンパク質であるアルブミンが含まれています。ポリエチレングリコールの腕は、2つの生物学的に活性な成分にリンクしています。成分の1つは、ベルクロのように機能するタンパク質フラグメントであり、人間の血管を裏打ちする内皮細胞を人工の裏打ちに結合します。他の生物活性成分は、血流から脂肪性物質または脂質をつかみ、それをスフィンゴシン-1-リン酸と呼ばれる脂質に変換して、内皮細胞に成長と生存のシグナルを送ることができる、血液中に見られる酵素です。
調合をするのは簡単です、とエルバートは言います。すべての成分を水に混ぜて一晩放置します。朝までに、それらはゲルを形成します。
エルバートは、コーティングで裏打ちされた合成移植片を既存の血管に縫い付けることができると想像しています。ポリエチレングリコールは、しばらくの間、ほとんどの凝固タンパク質をはじくでしょう。その間、酵素は内皮細胞に信号を送る脂質を作り、放出し、それらが移植片の端に成長するのを促します。タンパク質の断片は、細胞を表面に保持します。ゲルはより多くの脂質を放出し、細胞に分裂してコロニーを形成するように信号を送ります。 1、2か月後、移植片の内面全体が細胞の層で裏打ちされることを願っています、とElbertは言います。細胞は、体内で自然に起こるように、凝固を妨げる化学物質をしみ出させます。
他の研究者は、さまざまな方法で凝固問題と戦っています、とエルバートは述べています。多くの人が組織工学によって血管を作ろうとしていると彼は言います。組織工学者は、患者の血管から細胞を取り出し、多孔質のチューブ上で細胞を成長させ、再移植するのに十分な強度になるまで構造を育てます。血栓は内皮細胞で裏打ちされているため、これらの血管を詰まらせることはありません。それはうまくいく、とエルバートは言います。しかし、研究室で人間の血管を成長させるのは遅く、信じられないほど高価です。また、血管は壊れやすい可能性があります。血流が細胞を引き裂き、凝固を引き起こす可能性があります。他の人は、血栓に強い材料から合成容器を作ろうとしました。これらは安価で頑丈です。そして、彼らはしばらくの間血栓に抵抗します。しかし、数年後、彼らは詰まる可能性があります。どちらの方法も動物では完全には成功していません。
他の選択肢とは異なり、エルバート氏は、彼のチームの材料で裏打ちされた血管は、安価で、簡単で、耐久性があり、凝固せず、免疫原性がないだろうと言います。これまでのところ、彼のゲルは実験室でのいくつかの初期テストに合格しています。内皮細胞はゲルの上をすばやく移動します。血流のせん断力をシミュレートするフローチャンバー内でも、細胞はそれに付着します。
エルバートは、彼のチームのゲルは、体が新しい血管ネットワークを成長させるのにも役立つ可能性があると付け加えています。それで処理された鶏卵膜は、新しい血管の網を成長させました。心臓発作の後に心臓の隣に物質を置き、脂質が心臓の壁に拡散し、心臓が生き残るのを助ける新しい血管を形成することを想像することができます、と彼は言います。
エルバートの血管やジェルが人体でどのように機能するかを知るのは時期尚早です、注意 ロバート・ランガー 、MITの化学および生物工学の教授。多くの製剤は実験室で有望に見えましたが、動物では失敗するだけでした、と彼は言います。重要なのは動物研究、特にブタです。
安全性も懸念事項である、と付け加えます オモロラエニオラ-アデフェソ 、ミシガン大学の化学工学の助教授。彼女は、体内で多くの信号を送るエルバートの脂質が、正常な体のプロセスを混乱させる可能性があることを心配しています。
非常に注意する必要がある、とエルバートは同意します。大量の脂質は免疫系を抑制し、細胞死を引き起こす可能性があります。彼は、過負荷をかけずに内皮細胞を刺激するためにどれだけ送達できるかを決定することを計画しています。テストは2007年に動物で始まり、少なくとも4年間続くと彼は言います。
凝固の問題に関しては、全国に生物工学部門があるのと同じくらい多くのエンジニアがそれに取り組んでいる、とEniola-Adefesoは言います。これまでのところ、Elbert’sが最も有望なアプローチであると彼女は言います。