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科学家们在人体组织再生这一技术上不断尝试,试图将实验室的小样本扩大到全尺寸组织,骨骼,甚至整个器官,以植入患者从而治疗疾病或创伤性损伤,但他们同时也面临着一个最主要的困难——如何建立起一个可以将血液运送到培养中的器官“深处”的血管系统。
目前的生物工程技术,包括3-D印刷也不能制造出达到毛细血管水平的血管分支,这些分支可为组织生长传递所需的氧气、营养物质和必需的分子。为了解决这个问题,研究人员在植物身上成功地实现了这一技术。
研究描述,植物和动物利用根本不同的方法来输送流体、化学物质和大分子,但是在血管网络结构方面却有着惊人的相似之处。利用脱细胞植物作为“脚手架”的技术为调查动植物之间的模拟开辟了一个新的科学分支。
研究团队在脱去植物细胞的菠菜叶上培养人体心脏细胞,他们利用菠菜的脉管系统将类似于人类血细胞的流体和微珠进行输送,并且将人体血管细胞接种至菠菜叶脉。
此研究证实,使用菠菜叶培养的健康心脏肌肉层或可治疗心脏病发的患者。
使用植物作为组织工程的基础也具有经济和环境效益。通过利用植物组织支架的环境无害化学,科学家们可以解决合成复合材料的许多局限性和高成本问题。植物可以在良好的农业条件和受控环境中轻松培育,通过将环境友好的植物组织与基于灌注的去细胞化相结合,可作为一个可持续化的组织工程支架解决方案。