[ad_1]
Tıp bilimi, koruma sürecinde dokunun boyutunun nasıl değişeceğini tahmin eden yeni bir bilgisayar modeli sayesinde nörolojik araştırmalarda kullanılan beyin dilimlerinin, diyabet tedavisi için pankreas hücrelerinin ve hatta tüm organların dondurularak saklanmasına önemli bir adımdır.
Oregon Eyalet Üniversitesi Mühendislik Fakültesi’nden Adam Higgins tarafından yürütülen çalışmanın bulguları, Biyofizik Dergisi.
Biyomühendislik doçenti Higgins, “Dokuların dondurularak saklanması, biyomedikal araştırmalar ve transplantasyon tıbbı için faydalı olacaktır, ancak çeşitli nedenlerle dokuların dondurularak saklanması zordur” dedi. “Önemli bir neden, buz oluşumunun bir dokuyu içeriden parçalayabilmesidir. Yemek pişiren insanlar muhtemelen buna zaten aşinadır – dondurulup çözülen bir domates lapa olur.”
Kriyoprezervasyon uzun zamandır meni, kan, embriyolar ve bitki tohumlarının korunması gibi nispeten daha basit uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Diğer kullanımlara bir engel, buz kristalizasyonundan kaynaklanan hasar ve buz oluşumunu önlemek için eklenen bileşiklerin zararlı doğası olmuştur.
Higgins, vitrifikasyonun, buzun oluşmasını engelleyebilen kriyoprotektanlar veya CPA’lar olarak bilinen kimyasallar yoluyla buz kristali hasarını engelleyen bir kriyoprezervasyon stratejisi olduğunu açıklıyor. Bir CPA örneği, otomobil antifrizinde kullanılan etilen glikoldür.
Dokularda, yeterince yüksek bir CPA konsantrasyonu, doku sıcaklığı sıvı nitrojen seviyelerine düşürüldüğünde buz kristalleri yerine katı bir “cam” oluşmasına neden olur; sıvı nitrojen eksi-320 derece Fahrenhayt’ta kaynar.
Higgins, “Sorun, bu kimyasalların, su hücre zarlarını geçmesi ve hücrelerin patlamasına neden olması nedeniyle ozmotik hasara neden olabilmesidir.” Dedi. “Ayrıca toksisite nedeniyle hücreleri de öldürebilirler. Dolayısıyla, en iyi vitrifikasyon yöntemini tasarlamanın püf noktası, normal fizyolojik koşullar ile nihai vitrifiye durumu arasındaki en iyi yolu seçmektir – yani, yüksek CPA konsantrasyonu ve sıvı nitrojen sıcaklığı.”
Bu nedenle matematiksel modellemeye ihtiyaç duyulmaktadır. Dolaşım sisteminin astarını oluşturan tek bir endotelyal hücre tabakasını içeren daha önceki araştırmalarda, Higgins ve Mühendislik Koleji’ndeki meslektaşları, CPA toksisitesini, ozmotik hasarı ve kütle transferini içeren bir modelin değerini göstermişti. Modelleme, CPA’yı yüklemek için mantıksız olan bir yaklaşımı ortaya çıkardı: hücrelerin şişmesini sağlamak.
Araştırmacılar, hücreler başlangıçta düşük bir CPA konsantrasyonuna maruz bırakılırsa ve şişmesi için zaman verilirse, numunenin hızlı bir şekilde yüksek konsantrasyon eklendikten sonra vitrifiye edilebileceğini buldular. Higgins, sonucun çok daha az genel toksisite olduğunu söyledi. Vitrifikasyonu takiben sağlıklı hücre sağkalımı, geleneksel bir yaklaşımla yaklaşık %10’dan %80’in üzerine çıkmıştır.
“Vitrifikasyondaki en büyük tek sorun ve sınırlayıcı faktör CPA toksisitesidir ve şişirme yöntemi bunu ele almak için oldukça faydalıydı” dedi. “Yeni makalemiz, dokuda yeni bir kütle transferi modeli sunarak bu araştırma hattını genişletiyor; kilit bir özellik, doku boyutu değişikliklerinin tahminine izin vermesidir.”
Higgins, CPA solüsyonlarına maruz kaldıktan sonra boyut değiştiren çok sayıda doku tipine ilişkin gözlemler olduğunu not eder; bunların arasında kıkırdak, yumurtalık dokusu ve pankreasta adacık olarak bilinen hücre grupları bulunur. Büyük olasılıkla, bu boyut değişiklikleri, doku vitrifikasyonu için yöntemlerin tasarımı için önemli hususlar olduğunu söyledi.
Higgins, “Geleneksel kütle transferi modelleme yaklaşımı, Fick yasası olarak bilinir ve doku boyutunun sabit kaldığını varsayar,” dedi. “Çok farklı iki doku türü, eklem kıkırdağı ve pankreas adacıkları için kullandığımız yeni modelimiz, çeşitli doku türlerinin dondurulması için daha iyi yöntemlerin tasarımına yönelik önceki matematiksel optimizasyon yaklaşımımızı genişletmenin kapısını açıyor.”
Giderek daha karmaşık dokuların vitrifikasyonu mümkün hale geldikçe, bunun için yeni uygulamaların mümkün hale gelmesi muhtemeldir, dedi Higgins – özellikle kök hücrelerin yeni dokuları ve hatta tüm organları büyütmek için kullanılabileceği hızla ilerleyen doku rejenerasyonu alanında ilerleme devam ettikçe. .
Muhtemelen, dokuların küçük miktarlarda üretilebileceğini ve nakil için gerekli olana kadar saklanabileceğini söyledi. Nakil için bağışlanan organlar, kesin bir immünolojik eşleşme bulunana kadar rutin olarak korunabilir. Higgins, insanların kendi kök hücrelerinden yedek bir kalp veya karaciğer üretebileceklerini ve gerektiğinde kullanmak üzere vitrifiye edebileceklerini de söyledi.
İlaç geliştirme, geliştirilmiş ve genişletilmiş vitrifikasyon potansiyelinden yararlanacak başka bir alandır, diye ekledi.
İlaç testi tipik olarak geleneksel hücre kültürü sistemlerinde veya ilacın insanlarda etkisini doğru bir şekilde tahmin etmeyen hayvan modellerinde yapılır. Yeni “bir çip üzerindeki organlar” – doğal dokuları veya organları taklit eden koşullar altında kültürlenmiş insan hücrelerini içeren mikroakışkan hazneler – insanlarda ilaç tepkilerini daha doğru bir şekilde tahmin edebilir, ancak bunların kullanımı, vitrifikasyonun izin verdiği gibi hücrelerin uzun süreli depolanmasını gerektirir.
Keşif, dokuların, tüm organların donmuş korunmasına kapı açabilir
Ross M. Warner ve diğerleri, kriyoprezervasyon uygulamaları için genel doku kütle transfer modeli, Biyofizik Dergisi (2021). DOI: 10.1016/j.bpj.2021.10.014
Oregon Eyalet Üniversitesi tarafından sağlanmıştır
Alıntı: Yeni bilgisayar modeli, 18 Kasım 2021’de https://medicalxpress.com/news/2021-11-key-low-temperature-3d adresinden alınan 3D dokuların, organların (2021, 10 Kasım) düşük sıcaklıkta korunmasına yönelik önemli bir adımdır. -dokular.html
Bu belge telif haklarına tabidir. Özel çalışma veya araştırma amaçlı herhangi bir adil işlem dışında, yazılı izin alınmadan hiçbir bölüm çoğaltılamaz. İçerik yalnızca bilgi amaçlı sağlanmıştır.
[ad_2]
Source link