在合成组织模型中生长的功能性血管系统

使用实验室制造的组织来治愈或更换受损的器官是未来医学的伟大愿景之一。合成材料可能适合作为组织的支架，因为与天然组织不同，它们在生物体中保持稳定的时间足够长，以便身体形成新的自然结构。功能性组织的一个基本要求是血管必须能够在其中生长并连接到生物体的血管系统，以便为组织提供适当的氧气和营养。然而，到目前为止，关于哪些材料特性促进血管生长几乎一无所知。由德国明斯特马克斯普朗克分子生物医学研究所的生物医学工程师 Britta Trappmann 博士领导的团队开发了一种细胞培养系统，其中首次，

科学家们在一种特殊的水凝胶中工作，这种水凝胶的特性可以以可控的方式改变，首先从人类血管衬里细胞中培养出母体血管。然后他们研究了人工细胞环境的材料特性如何影响额外血管的形成并对其进行微调。

Britta Trappmann 在总结主要发现时强调说：“合成组织材料必须激活血管细胞膜中的某些粘附分子，以便细胞从母血管中成群迁移并形成管状结构。同时，该材料必须可充分降解，使细胞形成足够大小的血管”。为了模拟细胞的自然环境，许多额外的生物分子和细胞必须在后续步骤中整合到模型系统中——这些可能是信号蛋白、免疫细胞或稳定血管的细胞。“此外，所有这些因素的影响都与自然组织有关，并且因器官而异，”Britta Trappmann 解释说。她说，了解所有这些是一个长期目标，但最终，

由水凝胶制成的三维组织框架

在这项研究中，研究人员改进了 Britta Trappmann 在美国波士顿大学和哈佛大学担任博士后期间与同事共同开发的模型系统。它由一个三维糖基水凝胶组成，科学家们用针灸针在其中制作了两个通道。每个通道的直径为 400 微米，它们以大约 1 毫米的距离相互平行延伸。在一个通道中，科学家们播种内皮细胞，这些细胞排列在天然组织中的血管中。“内皮细胞彼此形成接触并附着在通道中的合成组织环境中，从而在大约一天后形成母血管，”布里塔特拉普曼解释说。当这件事发生时，

然后，科学家们想找出水凝胶的哪些特性决定了迁移的内皮细胞是否真的形成了新的血管。他们研究了细胞膜中所谓的粘附分子的激活所起的作用，细胞通过这些分子粘附在周围环境中。研究人员首先用不同数量的肽丰富了水凝胶组织框架，这些肽激活了在内皮细胞膜中发现的某种类型的粘附分子，称为整合素。

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