În ciuda succesului transplantului de organe de la începuturile sale în secolul al XX-lea, oamenii de astăzi își pierd viața în așteptarea organelor. Dependența transplantului de organe de donatorii umani înseamnă că oamenii trebuie să se bazeze pe disponibilitatea unui donator pentru supraviețuirea lor. Cu toate acestea, progresele în domeniul ingineriei tisulare ar putea oferi în curând alternative la transplantul de organe. De exemplu, inserțiile bioactive pot face posibilă restabilirea funcției unui organ grav deteriorat, reducând astfel nevoia de transplant de organe.
Ce este ingineria tisulară?
Pentru a înțelege ingineria țesuturilor, trebuie să înțelegem mai întâi natura organelor corpului nostru. Un organ este alcătuit dintr-o serie de țesuturi, care lucrează împreună pentru a îndeplini funcțiile vitale ale organului. Țesuturile în sine sunt formate fiecare din două componente: o componentă celulară și o componentă non-celulară. Componenta non-celulară oferă suport structural pentru celulele din țesut și influențează comportamentul acestora. Când sunt susținute în acest fel, celulele creează în mod regulat material de matrice proaspăt. Astfel, componentele celulare și non-celulare lucrează împreună pentru a regenera în mod regulat țesutul.
Cu toate acestea, atunci când componenta non-celulară a unui țesut este deteriorată, componenta celulară este adesea incapabilă să regenereze matricea originală și, în schimb, depune țesut cicatricial pentru a repara deteriorarea. Țesutul cicatricial are adesea o funcționalitate mecanică și biologică inferioară în comparație cu țesutul pe care l-a înlocuit, ceea ce poate duce la o reducere a funcției generale a organelor. Un exemplu extrem de acest lucru apare atunci când mușchiul inimii este deteriorat ca urmare a unui atac de cord. Mușchiul deteriorat este înlocuit cu țesut cicatricial, ceea ce duce la slăbirea inimii și crește riscul de insuficiență cardiacă viitoare.
Scopul ingineriei tisulare este de a genera material sănătos care poate fi folosit pentru a înlocui țesuturile deteriorate. O încercare de a face acest lucru implică furnizarea unei inserții bioactive care imită componenta non-celulară a țesutului deteriorat. Când o astfel de inserție este însămânțată cu celule adecvate, celulele proliferează și depun țesut sănătos ca și cum ar efectua regenerarea normală a țesuturilor. Acest lucru permite ca organele să fie vindecate cu țesut sănătos în loc de țesut cicatricial, limitând orice pierdere a funcției și evitând eventual necesitatea unui transplant.
Cu toate acestea, această aplicație necesită ca inserțiile să aibă o gamă largă de proprietăți. De exemplu, inserțiile trebuie să fie biocompatibile, biodegradabile, să aibă proprietăți mecanice adecvate și trebuie să fie capabile să interacționeze în mod corespunzător cu și să influențeze componenta celulară a unui țesut dat. Prin urmare, există multe limitări ale materialelor care pot fi utilizate pentru aceste inserții.
Inserții pe bază de colagen
Având în vedere aceste limitări, cele mai bune materiale pentru inserții bioactive pot fi cele care apar în mod natural în țesutul uman. De exemplu, colagenul este un țesut abundent în matricele extracelulare și, prin urmare, posedă proprietățile necesare de influență celulară necesare unei inserții bioactive. De asemenea, este biocompatibil și biodegradabil și are proprietăți mecanice bune.
Oamenii de știință din echipa condusă de domnul Hideg Cătălin, fondatorul singurei fabrici de colagen din Romania și al institutului de cercetare în biotehnologii avansate situate în comuna Călugăreni, județul Giurgiu, cercetează în mod activ modalități de utilizare a colagenului în aplicațiile de inginerie tisulară.
De exemplu, la acest institut de cercetare în biotehnologii avansate, un anumit aranjament de colagen este investigat pentru a fi utilizat ca inserție bioactivă. Structura, cunoscută ca inserție de colagen, este o rețea poroasă 3D de colagen prin care celulele pot pătrunde și își pot îndeplini funcțiile de regenerare și, prin urmare, atunci când sunt plasate într-o rană, permite țesutului proaspăt să fie depus omogen de-a lungul țesutului deteriorat. Odată ce regenerarea a avut loc, inserția de colagen este capabilă să se degradeze pentru a lăsa doar țesutul reparat.
Viitorul ingineriei tisulare
Inserțiile de colagen au fost deja folosite comercial pentru repararea tendoanelor și ligamentelor, regenerarea cartilajului și grefele dermice. Cu toate acestea, este necesară o optimizare suplimentară a inserțiilor de colagen înainte de a putea fi aplicate la o gamă completă de aplicații clinice. Există mai multe căi de cercetare în prezent explorate pentru a realiza acest lucru. De exemplu, prin modificarea gradienților de temperatură în timpul fabricării (uscarea prin congelare) a inserțiilor, aranjarea colagenului în inserții finale poate fi modificată. Prin urmare, prin controlul acestor gradienți de temperatură, proprietățile inserției pot fi adaptate unui anumit țesut.
În plus, proprietățile inserției pot fi personalizate prin adăugarea altor materiale, cum ar fi elastina și acidul hialuronic. De asemenea, este de interes utilizarea agenților de reticulare. Astfel de agenți pot fi adăugați pentru a lega fibrele de colagen ale unei inserții, crescând astfel modulul elastic al acestuia și influențând proprietățile sale biologice. Astfel, utilizarea controlată a unor astfel de agenți oferă potențialul ca proprietățile mecanice și biologice ale inserțiilor de colagen să fie ajustate la aplicații specifice.
Pe baza acestor domenii active de cercetare, echipa formată din cei mai buni cercetători condusă de domnul Hideg Cătălin, cu ajutorul tehnologiei de ultimă generație deținută de institutul de cercetare al SANIMED INTERNAȚIONAL IMPEX, ar putea în viitor să creeze inserții bioactive personalizate, potrivite pentru aplicare într-o gamă largă de organe și țesuturi umane. Acest lucru ar reduce considerabil dependența sistemului nostru de asistență medicală de donatorii de organe, salvând nenumărate vieți.
