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2025-03-05 20:10:00
皮膚や筋肉などの軟部組織の重度または慢性損傷の治療は、ヘルスケアの課題です。現在の治療法は費用がかかり、効果がなく、糖尿病や血管疾患などの状態からの慢性創傷の頻度、ならびにますます老化した集団は、上昇するだけであると予想されます。
有望な治療法には、生細胞（すなわち、微小島）が播種された生体適合性材料を創傷に植え込むことが含まれます。この材料は、負傷した組織に成長し、修復を助けるために、幹細胞または他の前駆細胞の足場を提供します。ただし、これらの足場材料を構築するための現在の手法は、繰り返しのset折に苦しんでいます。人間の組織は、従来の柔らかい材料が複製に苦労するユニークな方法で動き、曲がります。足場が伸びる場合、埋め込まれた細胞を伸ばすこともできます。死んだ細胞は治癒プロセスを妨害し、体内の不注意な免疫応答を引き起こす可能性もあります。
「人体には、伸びるのではなく、実際に登場または展開するこの階層構造があります」と、MITリンカーン研究所の機械工学グループの研究者であるスティーブ・ギルマーは言います。 「だから、自分の肌や筋肉を伸ばした場合、細胞は死にかけていません。実際に起こっているのは、組織が伸びる前に少しクリンプしていることです。」
Gillmerは、このストレッチの後退の解決策を探している学際的な研究チームの一員です。彼は一緒に働いています Ming Guo教授 MITから 機械工学部 そして研究室 防衛ファブリックディスカバリーセンター （DFDC）人間の組織と同じように、crimpを無駄にして動くことができる新しい種類の生地を編む。
コラボレーションのアイデアは、GillmerとGuoがMITでコースを教えていたときにもたらされました。 Guoは、天然組織のクリンプを模倣できる新しい形態の材料で幹細胞を栽培する方法を研究していました。彼はエレクトロスピンナノファイバーを選択しましたが、これはうまく機能しましたが、長期間にわたって製造することは困難であり、大規模な組織修復のために繊維をより大きなニット構造に統合することを妨げました。
「スティーブは、リンカーン研究所が産業編み機にアクセスできると述べた」とグオは言う。これらのマシンにより、個々の糸ではなく、大きなニットの設計にフォーカスを切り替えることができました。 「私たちはすぐに、研究室からの内部サポートを通じて新しいアイデアをテストし始めました。」
GillmerとGuoはDFDCと協力して、どのニットパターンが異なるタイプの軟部組織と同様に移動できるかを発見しました。彼らは、インターロック、リブ、ジャージーと呼ばれる3つの基本的なニット構造から始めました。
「ジャージーの場合は、Tシャツを考えてみてください。シャツを伸ばすと、糸ループがストレッチをしています」とDFDCのテキスタイルスペシャリスト、エミリーホルツマンは言います。 「ループの長さが長くなればなるほど、布地が収容できるほどです。リブの場合、セーターのカフを考えてみましょう。このファブリック構造には、生地がアコーディオンのように展開できるグローバルなストレッチがあります。」
インターロックはリブ付きに似ていますが、密度の高いパターンで編まれており、布の1インチあたり2倍の糸が含まれています。より多くの糸を持つことにより、細胞を埋め込むためのより多くの表面積があります。 「ニットファブリックは、布地と糸のサイズのループによって作成された特定の細孔、または油圧透過性を持つように設計することもできます」と、チームの別のテキスタイルスペシャリストであるエリンドランは言います。 「これらの毛穴は、癒しのプロセスにも役立ちます。」
これまでのところ、チームは、異なるニットパターン内にマウス胚性線維芽細胞と間葉系幹細胞を埋め込み、パターンが伸びたときにどのように動作するかを確認しました。それぞれのパターンには、伸びが始まった後にどれだけ硬くなったかに加えて、生地がどれだけ硬くなるかに影響を与えるバリエーションがありました。全員が細胞の生存率が高いことを示し、2024年にチームはニットデザインでR＆D 100賞を受賞しました。
ギルマーは、このプロジェクトは皮膚と筋肉の損傷を念頭に置くことから始まりましたが、彼らの生地は軟骨や脂肪など、さまざまな種類の人間の軟部組織を模倣する可能性があると説明しています。チームは最近、これらのパターンを作成する方法を概説し、糸を作るために使用すべき適切な資料を特定する暫定特許を提出しました。この情報は、さまざまなニット構造を調整して、それらが適用される損傷した組織の機械的特性に合わせて調整するツールボックスとして使用できます。
「このプロジェクトは間違いなく私にとって学習体験でした」とギルマーは言います。 「このチームの各ブランチにはユニークな専門知識があります。プロジェクトはすべて協力しなければ不可能だと思います。私たちのコラボレーションは、これらのより大きく、より複雑な問題を解決するために作業の範囲を拡大することができます。」
#編み微量は治癒を促進する可能性があります #MITニュース