Kapiler yang direkayasa memodelkan lalu lintas di pembuluh darah kecil – ScienceDaily

Kapiler yang direkayasa memodelkan lalu lintas di pembuluh darah kecil – ScienceDaily


Kapiler manusia yang direkayasa memberikan pandangan yang mencengangkan tentang bagaimana sel darah merah transit di pembuluh darah ultra-kecil.

Platform baru ini digunakan dalam studi baru-baru ini untuk mempelajari seberapa parah infeksi malaria menyebabkan sel darah merah tersangkut di pembuluh mikro darah. Saat mereka menumpuk, sel darah merah yang terinfeksi parasit menghalangi jalur aliran darah tersempit di dalam tubuh.

Cara model microvessel 3D dibuat dengan sel-sel hidup, dan temuan yang diperolehnya dari mekanisme penyumbatan mikrosirkulasi oleh infeksi malaria berat, dilaporkan dalam sebuah makalah di terbitan terkini Kemajuan Sains.

Para peneliti di University of Washington, Seattle Children’s Research Institute, dan UW Medicine Institute for Stem Cell and Regenerative Medicine melakukan proyek tersebut.

Penulis terkait dari makalah yang dihasilkan adalah Ying Zheng, profesor bioteknologi, Joseph D. Smith, profesor afiliasi kesehatan global dan peneliti penyakit menular Seattle Children’s, dan Cole A. DeForest, asisten profesor teknik kimia dan bioteknologi.

Sistem kapiler 3D yang dikembangkan tim mereka menjanjikan penelitian tentang beberapa penyakit lain yang menyebabkan penyumbatan atau kerusakan pada kapiler manusia. Ini termasuk anemia sel sabit, diabetes, dan masalah kardiovaskular.

Sistem ini mungkin juga merupakan langkah awal menuju rekayasa mikrosirkulasi untuk tujuan pengobatan regeneratif, seperti untuk memasok aliran darah yang cukup ke tambalan perbaikan organ yang berasal dari sel punca atau ke organ yang tumbuh di laboratorium.

Di dalam tubuh manusia, kapiler adalah pembuluh darah terkecil. Mereka adalah saluran penting untuk transfer oksigen dan nutrisi dari aliran darah ke jaringan, sebagai ganti karbon dioksida dan produk limbah.

Kapiler manusia sangat sempit sehingga sel darah merah melewatinya satu per satu.

Para ilmuwan mampu membangun sistem kapiler mereka melalui jenis pencetakan biologis pembuluh berukuran 100 mikrometer yang diukir menjadi dasar kolagen. Teknologi multiphoton dari lab DeForest digunakan untuk mengetsa saluran dan mengganggu sel dari pembuluh darah yang lebih besar, sehingga mendorongnya untuk pindah ke saluran dan membentuk kapiler.

Dengan mikrovessel rekayasa 3D mereka, yang menyerupai jam pasir, para ilmuwan dapat menganalisis bagaimana sel darah merah menavigasi kemacetan yang ketat. Sel darah merah normal, yang berbentuk seperti rakit karet bundar, dapat menembus dengan mulus dengan membentuk diri sendiri agar terlihat seperti sandal, parasut, atau lonceng. Mereka entah bagaimana tampaknya menghindari menyentuh bagian dalam kapiler.

Namun, sel darah merah yang terinfeksi malaria lebih kaku dan menonjol. Saat melewati daerah kapiler, mereka tidak terlalu memanjang. Mereka juga berguling dan jatuh. Baik bentuk dan gerakannya meningkatkan risiko melekat pada kapiler dan terperangkap.

Menghadapi kekuatan yang ada dalam aliran darah, sel darah merah yang terinfeksi cenderung lebih didorong ke dinding kapiler dibandingkan dengan sel yang tidak terinfeksi. Mengesampingkan ini juga meningkatkan kemungkinan mereka untuk bertahan.

Sementara sebagian besar sel darah merah normal melewati daerah tersempit dari model kapiler tanpa hambatan, mereka yang terinfeksi dengan varian parasit malaria tertentu terus menumpuk. Dalam beberapa menit mereka dapat membendung kapiler dan menghentikan aliran, menjebak beberapa sel darah merah normal bersamanya.

Para peneliti melakukan analisis tambahan tentang kemungkinan kontribusi merugikan dari kenop yang muncul pada sel darah merah yang terinfeksi malaria.

Mereka menyimpulkan bahwa kekuatan dinamis aliran darah pada sel yang terinfeksi, dan modifikasi pada sel darah merah yang disebabkan oleh parasit malaria mungkin memainkan peran independen dalam peristiwa yang menyebabkan penyumbatan pembuluh mikro. Jadi, misalnya, ada lebih banyak pengumpulan sel yang terinfeksi di dekat pintu keluar dari kapiler, yang merupakan tempat di mana aliran darah melambat dan tegangan geser berkurang.

Para ilmuwan menyebutkan bahwa dua kemungkinan kekurangan model mikrovessel manusia 3D mereka adalah bahwa ia berasal dari jenis sel yang berasal dari pembuluh darah yang lebih besar dan mempelajari dinamika sel tunggal menantang karena kontrol aliran yang tidak tepat.

Mereka berharap bahwa, dengan modifikasi, pendekatan baru yang fundamental untuk menyelidiki penyumbatan pembuluh mikro akan membantu perkembangan terapeutik di masa depan untuk malaria stadium darah, dalam studi tentang kondisi lain yang dapat merusak pembuluh darah kecil, dan dalam penelitian pengobatan transfusi pada produk darah.

Ilmuwan lain dalam tim termasuk Christopher Arakawa, Celina Gunnarsson, Caitlin Howard, Maria Bernabeu, Kiet Phong, dan Eric Yang, semuanya dari Departemen Bioteknologi, yang bekerja sama di Fakultas Kedokteran dan Sekolah Tinggi Teknik UW.

Untuk Informasi Lebih lanjut silahkan Kunjungi : HK Prize

Author Image
adminProzen