«Коллагеновый каркас».

патент

Проблемой изготовления искусственных органов человечество озаботилось давно, но пока одни пытаются «вырастить их в лаборатории», то исследователи Токийского университета решили идти другим путем. Орган состоит из тканей, ткани состоят из клеток. Исходя из этого, исследователи решили подойти к процессу создания органов, как к сборке конструктора. Синтез белка уже давно не новость, правда одним белком построить орган довольно сложно. Необходим был некий материал, который бы помог тканям принять нужную форму, своего рода некий каркас. Решение помогли найти ученые нанолаборатории Токийского университета в виде нановолокон.

Нановолокна довольно прочные, эластичные, тонкие и, практически идеально подходили на роль каркаса. Но общее положение дел затруднял тот факт, что многие из них могут быть токсичны сами по себе, либо могут прореагировать внутри организма с каким-либо веществом, что это привело бы к непредсказуемым последствием. Однако среди прочих довольно быстро выделили полимерные нановлокна, как наиболее подходящие, а позже и конкретно коллаген I типа.

Коллагеновые структуры, входящие в состав соединительных тканей организмов человека и животных, являются наиболее представительными ее компонентами, образующими сложную организационную иерархию. Основу всей группы коллагеновых структур составляет волокнистый белок — коллаген, который определяет свойства коллагеновых структур.

Коллагеновые волокна в составе разных видов соединительной ткани определяют их прочность. В рыхлой волокнистой соединительной ткани они располагаются в различных направлениях в виде волнообразно изогнутых, спиралевидный скрученных, округлых или уплощенных в сечении тяжей толщиной 1—3 мкм и более. Длина их различна.

Внутренняя структура коллагенового волокна определяется фибриллярным белком — коллагеном, который синтезируется на рибосомах гранулярной эндоплазматической сети фибробластов.

Выбор  коллагена I типа так же исходил из того, что его нановолокна можно извлечь не только из организма человека. Они были обнаружены в хвосте крыс. Как известно хвосты животных обладают большой подвижность, хотя и состоят только из одних мышц, следовательно соединительная ткань должна обладать высокой прочностью и эластичностью.  Далее проводился самый сложный с технической точки зрения в данном исследовании процесс — вытягивания и скрепления нановолокон

Полимерные нановолокна можно «скрепить» при помощи метода электроформования. Во время этого процесса к полимеру подается напряжение, в результате чего создается поток расплава, который направляется к общему коллектору. Тонкие струи высыхают и формируют полимерные волокна, которые можно объединять в сеть. Действие процесса электроформования было документально зафиксировано для различных полимеров. Если выбрать подходящий полимер и систему раствора, то можно изготовить нановолокна с диаметром в диапазоне 40-2000 нм (0.04-2 микрона). Диаметр волокон можно изменять и контролировать.

Диаметр нановолокон составляет примерно 250 нанометров, что можно сравнить с целлюлозной волоконной структурой, обладающей диаметрами более десяти микрон. Подобная композитная структура среды фильтра успешно обрабатывается на высокоскоростном ротационном гофрировочном оборудовании с минимальным ущербом для нановолоконного слоя.

Остальное, как говориться, дело техники. Необходимо придать материалу форму соответствующего органа с помощью специальной лабораторной техники и моделирующих программ, обсчитывающие размеры.