Ten robot działa jak ludzkie ramię. Niesamowite, co robi z komórkami

Roboty chirurgiczne odgrywają coraz większą rolę w medycynie, a już wkrótce może dzięki nim udać się pokonać kolejną barierę – wytworzenie trwałej i funkcjonalnej tkanki ścięgnistej do przeszczepów.

Dzisiaj pacjentom z powodzeniem można wszczepić komórki skóry, chrząstek, a nawet całą tchawicę wyhodowaną w warunkach laboratoryjnych, jednak problemem było wytworzenie nadających się do użytku ludzkich ścięgien o pełnych właściwościach mechanicznych. Te muszą bowiem rozciągać się i skręcać, a odwzorowanie tych procesów nie jest łatwe. W ciągu ostatnich 20 lat, naukowcy zachęcali komórki i tkanki ścięgien do wzrostu poprzez ich wielokrotne rozciąganie w jednym kierunku – takie podejście pozwoliło na tworzenie funkcjonalnych przeszczepów tkankowych o zastosowaniu klinicznym.

Teraz zespół uczonych z Uniwersytetu Oksfordzkiego poszedł krok dalej. W Communications Engineering opublikowano pracę, która pokazuje, jak można wykorzystać roboty humanoidalne do wytwarzania tkanki ścięgnistej, która jest bardzo zbliżona do tej naturalnej.

Pierre-Alexis Mouthuy z Uniwersytetu w Oxfordzie, który kierował zespołem, mówi:

Istnieje wyraźna potrzeba kliniczna. Jeśli uda nam się stworzyć w warunkach in vitro przeszczepy, których jakość będzie na tyle dobra, że będzie można je stosować w klinice, będzie to bardzo pomocne w poprawie wyników leczenia pacjentów. Każda poprawa byłaby bardzo mile widziana.

W ramach eksperymentu, naukowcy stworzyli specjalny bioreaktor, który przymocowali do ramienia robota humanoidalnego. Masyzna zginała, ściskała i skręcała komórki w taki sam sposób, jak robiłyby to mięśnie szkieletowe.

Większość istniejących bioreaktorów przypominał sztywne pudełka, a ten opracowany przez uczonych z Uniwersytetu Oksfordzkiego był elastyczny. Ludzkie komórki fibroblastów – podłużne, najliczniejsze komórki tkanki łącznej właściwej – hodowano na miękkim rusztowaniu z tworzywa sztucznego zawieszonego między dwoma sztywnymi blokami. Bioreaktor przymocowano do ramienia robota, które przez 30 minut dziennie odtwarzało ruchy unoszenia i obracania, jakie występują w ludzkim organizmie. Czynność powtarzano przez 14 dni.

Efekty zaskoczyły naukowców. Okazało się, że komórki hodowane w bioreaktorze poruszanym przez ramię robota, rozmnażały się szybciej niż w warunkach statycznych. To z kolei przekłada się na kondycję samej tkanki i jakość przeszczepu. Brytyjscy naukowcy planują zbadać, jak komórki hodowane w robotycznym bioreaktorze wypadają w porównaniu z tkankami pochodzącymi z tradycyjnych elastycznych bioreaktorów.

Dana Damian z Uniwersytetu w Sheffield, która nie brała udziału w badaniu, mówi:

Wykorzystanie robotów w inżynierii tkankowej umożliwia znacznie bardziej realistyczne stymulacje biomechaniczne, co uważam za przełom. Następnym krokiem jest ustalenie, że zaangażowanie robotów wykazuje wyraźną poprawę w porównaniu z wykorzystaniem konwencjonalnych bioreaktorów.

Jeżeli nowa technologia okaże się skuteczna, możemy zyskać nowego sojusznika do naprawy rozerwanych ścięgien. Zazwyczaj chirurdzy używają szwód, aby ponownie przymocować zerwane ścięgna do kości – niestety, udaje się tylko 60% takich zabiegów. Przeszczepy tkankowe stymulowane przez humanoidalne roboty mogą okazać się strzałem w dziesiątkę.