3D-szimuláció: csontszövet-előállítás bio-reaktorban
Kovács Attila, 2008. március 1. 09:35
A Siemens IT Solutions and Services (ITSS) üzletága 3D-szimulátort fejlesztett ki egy, a csontszövetek előállításának (tenyésztésének) folyamatát tökéletesítő úgynevezett bio-reaktorhoz. Az orvosok szerint a jövőben ilyen szövetek transzplantációjánál elkerülhetővé válhatnak a komplikációk vagy a súlyos műtétek.
Az új reaktorban a Royal College of Surgeons in Ireland (RCSI) ír sebészeti centrum kutatói a páciensek törzssejtjeiből tenyésztenek csontszövetet. A 3D-szimulátornak ebben az a szerepe, hogy meghatározza a törzssejtek differenciálódás által csontsejtekké való fejlődésének optimális feltételeit. A cél a legjobb szövetminőség előállítása a legrövidebb időn belül. Az első klinikai tesztek 2009-ben történhetnek meg.
Ha egy páciensnek autóbaleset vagy rákműtét nyomán pótlólagos csontszövetre van szüksége, a sebészeknek eddig két lehetőség között választhattak. Vagy donortól vett, különlegesen preparált csontot ültetnek be, ami anyagát tekintve nem optimális és fertőzésveszéllyel jár; vagy a páciensből magától vesznek ki csontanyagot, amit később, később, egy újabb beavatkozás során ismét beültetnek. Az ír kutatók ezzel szemben a saját csontszövetet a testen kívül akarják tovább tenyészteni ún. tissue engineering eljárással. Ennek során a páciens felnőtt törzssejtjeit szivacsszerű, pórusos kollagén hordozóanyagra viszik fel. A kollagént ezután egy erre kifejlesztett bio-reaktorban tápoldattal öblítik át, amelynek mechanikai ereje arra készteti a törzssejteket, hogy differenciálódással csontsejtekké fejlődjenek. A folyamat több tényezőtől függ: a kollagén pórusméretétől és permeabilitásától (átbocsátó képességétől), a tápoldat áramlási sebességétől és nyomásától stb.
Ahhoz, hogy a törzssejtek gyors differenciálódásához megtalálják az optimális feltételeket, a Siemens ITSS különleges 3D-szimulátort fejlesztett ki. Ezzel az orvos szakértők a monitorra pontosan le tudják képezni a törzssejtek viselkedését a bio-reaktorban, hogy meghatározhassák az optimális feltételeket. Az RCSI kutatóinak az a céljuk, hogy a szimulátorral nyert eredmények révén meggyorsítsák a valódi csontszövet növekedését. Az első tesztek azt mutatják, hogy ennek időigényét jó eséllyel hatról két hétre, azaz egyharmadára lehet csökkenteni.
A törzssejt-differenciálódás az egyedfejlődés jellemző folyamata, amelyet a keletkező sejtek közötti alak- és működésbeli különbségek jellemeznek, illetve amelynek során keletkező sejtek bizonyos funkciók ellátására „specializálódnak”. A magzati fejlődés korai szakaszában a sejtek azonosak, és differenciálódás révén fejlődnek különféle szövetekké (csont, szívizom, bőr stb.).
Ha egy páciensnek autóbaleset vagy rákműtét nyomán pótlólagos csontszövetre van szüksége, a sebészeknek eddig két lehetőség között választhattak. Vagy donortól vett, különlegesen preparált csontot ültetnek be, ami anyagát tekintve nem optimális és fertőzésveszéllyel jár; vagy a páciensből magától vesznek ki csontanyagot, amit később, később, egy újabb beavatkozás során ismét beültetnek. Az ír kutatók ezzel szemben a saját csontszövetet a testen kívül akarják tovább tenyészteni ún. tissue engineering eljárással. Ennek során a páciens felnőtt törzssejtjeit szivacsszerű, pórusos kollagén hordozóanyagra viszik fel. A kollagént ezután egy erre kifejlesztett bio-reaktorban tápoldattal öblítik át, amelynek mechanikai ereje arra készteti a törzssejteket, hogy differenciálódással csontsejtekké fejlődjenek. A folyamat több tényezőtől függ: a kollagén pórusméretétől és permeabilitásától (átbocsátó képességétől), a tápoldat áramlási sebességétől és nyomásától stb.
Ahhoz, hogy a törzssejtek gyors differenciálódásához megtalálják az optimális feltételeket, a Siemens ITSS különleges 3D-szimulátort fejlesztett ki. Ezzel az orvos szakértők a monitorra pontosan le tudják képezni a törzssejtek viselkedését a bio-reaktorban, hogy meghatározhassák az optimális feltételeket. Az RCSI kutatóinak az a céljuk, hogy a szimulátorral nyert eredmények révén meggyorsítsák a valódi csontszövet növekedését. Az első tesztek azt mutatják, hogy ennek időigényét jó eséllyel hatról két hétre, azaz egyharmadára lehet csökkenteni.
A törzssejt-differenciálódás az egyedfejlődés jellemző folyamata, amelyet a keletkező sejtek közötti alak- és működésbeli különbségek jellemeznek, illetve amelynek során keletkező sejtek bizonyos funkciók ellátására „specializálódnak”. A magzati fejlődés korai szakaszában a sejtek azonosak, és differenciálódás révén fejlődnek különféle szövetekké (csont, szívizom, bőr stb.).
Kapcsolódó cikkek
- Nagyszabású leépítés a Siemens távközlési üzletágában
- A világ leggyorsabb polgári szuperszámítógépe
- Agyhullámokat közvetítő headset PC-játékosoknak
- Ruhánk töltheti mobilunkat
- Hidrogén üzemanyagcellás telefon-akku
- 1 GHz-es szén-nanocsöves CMOS áramkör
- Akkuként is működtethető a nano-ruha
- Forradalmat jelent az új Kodak CMOS szenzor?
- Az IBM Globális Vízügyi Kiválósági Központot hoz létre Hollandiában
- Kroó Norbert az új típusú fényről és annak alkalmazásairól