Robotik bir omuz, kullanılabilir insan dokusunu büyütmeyi kolaylaştırabilir

Ancak, esneyip bükülmesi gereken kullanılabilir insan tendon hücrelerinin büyümesinin daha zor olduğu kanıtlandı. Son yirmi yılda bilim adamları, tasarlanmış tendon hücrelerini ve dokuları tekrar tekrar bir yönde gererek büyümeleri ve olgunlaşmaları için teşvik ettiler. Bununla birlikte, bu yaklaşım, klinik olarak insan vücudunda kullanılabilecek tamamen işlevsel doku greftleri üretmede şimdiye kadar başarısız oldu.

Bugün Nature Communications Engineering’de yayınlanan yeni bir çalışma, insansı robotların, daha çok gerçek olana benzeyen tasarlanmış tendon dokusu yapmak için nasıl kullanılabileceğini gösteriyor.

Ekibe liderlik eden Oxford Üniversitesi’nden Pierre-Alexis Mouthuy, “Klinik ihtiyaç açıkça ortada” diyor. “Kliniklerde kullanmak için yeterince iyi kalitede in vitro greftler oluşturabilirsek, bu hastalarda sonuçların iyileştirilmesi için gerçekten yardımcı olacaktır. Herhangi bir gelişme memnuniyetle karşılanacaktır.”

İlk adım, biyoreaktör olarak bilinen hücreleri barındıran test odasını, kas-iskelet dokularıyla aynı şekilde bükebilen, itebilen, çekebilen ve bükebilen insansı bir robot omzuna bağlamak için yeniden tasarlamayı içeriyordu.

Geleneksel biyoreaktörler sert kutulara benzese de ekip, insan fibroblast hücrelerinin (bağ dokularında bulunan uzun hücreler) iki sert blok arasında asılı duran yumuşak bir plastik iskele üzerinde büyütüldüğü esnek bir tane yarattı. Bu odayı, bir insanın yapacağı yükselme ve dönme hareketlerini taklit ederek 14 gün boyunca günde yarım saat harcayan robotik omzuna bağladılar. Daha sonra, biyoreaktördeki hücrelerin, esnetilmemiş numunelere göre daha hızlı çoğaldığı ve genleri farklı şekilde ifade ettikleri bulundu – ancak araştırmacılar bunun greftin kalitesine nasıl dönüşeceğini henüz bilmiyorlar. Ekip, yeni biyoreaktörlerinde yetiştirilen hücrelerin geleneksel streç biyoreaktörlerde yetiştirilenlerle nasıl karşılaştırıldığını araştırmayı planlıyor.

Araştırmaya dahil olmayan Sheffield Üniversitesi’nde öğretim görevlisi olan Dana Damian, “Doku mühendisliği için robotları kullanmak, çok daha gerçekçi biyomekanik uyarılar yaratıyor, ki bunu bir atılım olarak görüyorum” diyor. “Bir sonraki adım, robot katılımının geleneksel biyoreaktörlerin kullanımına göre açık bir gelişme gösterdiğini belirlemektir.”

Teknoloji, bir spor yaralanmasından veya yetişkinlerde omuz ağrısının en yaygın nedeni olan tendinit gibi bir hastalıktan kaynaklanabilen çok yaygın bir omuz sorunu olan rotator manşet tendonlarındaki yırtıkları onarmak için doku üretmek için kullanılabilir. Tipik olarak, cerrahlar kırık tendonları kemiğe yeniden tutturmak için dikişler kullanır; bu, zayıf doku iyileşmesi nedeniyle vakaların yaklaşık %40’ında başarısız olan bir onarımdır. İnsansı robotlardan stimülasyon kullanılarak büyütülen doku greftleri daha başarılı bir şekilde iyileşebilir.

Teknik, tamamen işlevsel bir tendon dokusu grefti üretmekten hala biraz uzak, ancak araştırmacılar, benzer bir yaklaşımın başka uygulamalara da sahip olabileceğini söylüyorlar – örneğin biyoreaktörlerde daha iyi kaslar veya bağlar oluşturmak. Ekip, robotların hastanın kendi fizyolojisine uyacak şekilde üretilebileceğini ve ürettikleri dokuyu kişiselleştirebileceğini öne sürüyor.