Extremidades robóticas controladas por la mente para amputados son cada vez más sofisticados todo el tiempo - pero un rival ha aparecido. Cirugía de trasplante de extremidad humana usando propio material biológico del paciente podría un día ser una realidad.
La prueba de concepto, publicado esta semana en la revista Biomateriales , es el miembro de una rata, cultivadas en un laboratorio por investigadores del Hospital General de Massachusetts, con el funcionamiento vascular (venas) y el tejido
"La naturaleza compuesta de nuestra extremidades hace que la construcción de un reemplazo biológica funcional particularmente difícil extremidades contienen músculos, hueso, cartílago, vasos sanguíneos, tendones, ligamentos y nervios -. Cada uno de los cuales tiene que ser reconstruida y requiere una estructura de soporte específico llamado la matriz ", dijo Harald Ott, MD, del Departamento de Cirugía MGH y el Centro de Medicina Regenerativa, autor principal del artículo.
"Hemos demostrado que podemos mantener la matriz de todos estos tejidos en sus relaciones naturales entre sí, que podemos cultura toda la construcción durante períodos de tiempo prolongados, y que podemos repoblar el sistema vascular y la musculatura."
Los músculos y las venas se han cultivado en un laboratorio a partir de células madre, y las venas incluso se han trasplantado a un paciente, creado a partir de sus propias células. Usando propio material genético del paciente reduce el riesgo de rechazo del trasplante y elimina la necesidad de fármacos inmunosupresores de por vida. El problema con el crecimiento de toda una extremidad, como Dr Ott señaló, es que una extremidad es mucho más compleja y contiene más de un solo tipo de tejido.
Esto se resolvió mediante una técnica ya en uso para los órganos cultivadas en laboratorio: Desvistiendose un órgano de un donante de sus células para crear una matriz neutral. Una matriz es el tejido en el que están incrustadas las células más especializadas, y una matriz neutral despojado puede ser poblada con células del paciente. Esta técnica ha sido utilizada para crear riñones, hígados, corazones y pulmones (aunque sólo en modelos animales para fines de investigación). Esta investigación es la primera vez que un miembro - que es significativamente más compleja - ha crecido.
Para crear la extremidad, el equipo tomó primero patas delanteras de la rata fallecido, sumergiéndolos en una solución de detergente durante una semana para despojarlos de todo el material celular, preservando la matriz vascular y nerviosa primaria. Este material restante fue para formar la base estructural para el nuevo material celular.
Mientras estaba siendo despojado del miembro donante, vasculares y musculares células de un segundo rata estaban siendo cultivadas en una cultura.
Para crear el nuevo miembro, la matriz extremidad despojado se colocó en un recipiente para procesos químicos biológicos conocidos como un biorreactor . Células vasculares se inyectaron en la arteria principal del miembro, mientras que las células progenitoras musculares fueron inyectadas en las vainas de matriz que definen la posición del músculo. Las células progenitoras pueden formar uno o más tipos de células, y son una especie de punto medio entre las células madre y las células completamente diferenciadas. A continuación, el biorreactor se llenó con una solución de nutrientes para crecer las células. Después de cinco días, la estimulación eléctrica se aplicó a promover la formación de músculo.
Después de dos semanas, la extremidad se retiró del biorreactor, y el equipo encontró que las células vasculares y musculares fueron poblando la extremidad apropiadamente. Cuando la estimulación se aplicó a los músculos, se reveló que contrajeron al 80 por ciento de la fuerza de los músculos de los animales recién nacidos. Las células vasculares, trasplantadas en animales vivos, funcionaban normalmente.
La mano de bio-ingeniería tiene una clara ventaja sobre una prótesis robótica, ya que el paciente no tendría que capacitar a su cerebro cómo controlarlo. También sería libre de las limitaciones de un miembro robótico, tales como la incapacidad para medir la presión o calor.
Aunque los ensayos clínicos están muy lejos, y los desafíos de trasplantar las extremidades y que ellos se integran sin problemas con el cuerpo del anfitrión son significativos, el éxito moderado de trasplante de mano humana cirugía indica que la técnica tiene un gran potencial.
"En el trasplante de limbo clínica, los nervios vuelven a crecer en el injerto, lo que permite tanto movimiento y sensación, y hemos aprendido que este proceso es guiado en gran medida por la matriz del nervio dentro del injerto", dijo el doctor Ott.
"Esperamos que en el futuro trabajo para demostrar que lo mismo se aplicará a los injertos bioartificiales. Próximos pasos adicionales serán replicando nuestro éxito en la regeneración muscular con células humanas y en expansión que a otros tipos de tejidos, como el hueso, cartílago y tejido conectivo. "
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