Skip to main content
Go to the home page of the European Commission (opens in new window)
English English
CORDIS - EU research results
CORDIS
Engineering epithelial shape and mechanics: from synthetic morphogenesis to biohybrid devices

Article Category

Article available in the following languages:

Uporaba inženirsko oblikovanega tkiva za pogon biohibridne robotike

Razumevanje obnašanja epitelijskega tkiva bi lahko odprlo vrata boljšim zdravstvenim izidom in biohibridni robotiki naslednje generacije.

Tanka plast celic, imenovana epitelij, prekriva vsako površino našega telesa, tako notranjo kot zunanjo. Primeri epitelijskega tkiva so zunanja plast kože (pokožnica), sluznica trebušne votline in znojnice. "Dober primer je sluznica našega črevesja, ki mora absorbirati hranila in tekočino," pravi koordinator projekta EpiFold Xavier Trepat(opens in new window) s Katalonskega inštituta za bioinženiring(opens in new window) v Španiji. "Epitelijsko tkivo deluje kot pregrada, poleg tega pa je zelo specifično in zelo funkcionalno." To funkcionalnost določa tridimenzionalna (3D) oblika tkiva. Vendar še vedno ni povsem znano, kako procesi, kot so deformacija, rast in preoblikovanje, skupaj ustvarjajo funkcionalne tridimenzionalne strukture. To je bil eden izmed izzivov projekta EpiFold, ki ga je podprl Evropski raziskovalni svet(opens in new window). Poleg tega je projektna skupina z odkrivanjem procesov, ki modulirajo obliko in mehaniko epitelijskega tkiva, želela odpreti vrata za izdelavo naslednje generacije biohibridnih robotov. Ti bi se lahko nekoč uporabljali na področjih, kot je zdravstvo.

Razumevanje obnašanja epitelijskega tkiva

"Začeli smo z razvojem tehnologije za merjenje in manipulacijo mehanike teh plasti," pojasnjuje Trepat. "Želeli smo bolje razumeti obnašanje epitelijskega tkiva, zlasti v črevesni sluznici." V ta namen so uporabili organoide – tridimenzionalne tkivne kulture, pridobljene iz matičnih celic – da bi ugotovili, kako epitelij pridobi tridimenzionalne oblike. Za boljše razumevanje obnašanja epitelijskega tkiva so bile uporabljene najsodobnejše tehnologije, vključno z mikrovzorčenjem, mikrofluidiko, optogenetiko in strojništvom. "Želeli smo tudi preveriti, ali bi lahko te dinamične celice uporabili za izdelavo inženirskih komponent," dodaja Trepat. "Celice imajo lastnosti, ki jih inertni materiali nimajo, na primer samopopravljanje in samooskrbo."

Delitev, migracija in sprememba fiziološke funkcije

Projekt je omogočil uvedbo novih tehnologij za merjenje obnašanja teh celic. "Črevesje je v stanju nenehne samoobnove," pojasnjuje Trepat. "Celotna površina našega črevesja se vsak teden obnovi zaradi celic, ki se delijo in selijo, spreminjajo svojo fiziološko funkcijo in na koncu umrejo. To je zelo dinamično okolje." Projekt EpiFold je na novo osvetlil, kako natančno ta proces poteka in kako se površina našega črevesja obnavlja. "Zdaj bolje razumemo fizikalne sile, ki so pri tem udeležene," ugotavlja Trepat. "Te procese lahko vizualiziramo in vitro z uporabo našega organoida v kombinaciji z našimi merilnimi tehnologijami." Organoidni poskusi so pokazali tudi, da metastatski recidiv pri raku debelega črevesa in danke(opens in new window) izvira iz preostalih celic EMP1+ v epitelijskem tkivu. To temelji na raziskavah, ki kažejo, da tumorji izkoriščajo funkcije ne-rakavih celic v svojem mikrookolju za širjenje in metastaziranje. "Projekt je bil osredotočen na črevesje," pravi Trepat. "Vendar pa je naše tehnologije mogoče uporabiti pri številnih drugih tkivih, na primer pljučih, dojki in koži."

Pretvorba celic v gradnike

Projekt EpiFold, ki naj bi bil končan decembra 2025, se bo zdaj osredotočil na najbolj ambiciozen del projekta – spreminjanje celic v gradnike. "Vemo, da bo to zelo težko, vendar smo že začeli s poskusi," ugotavlja Trepat. "Ustvarimo lahko majhne kanale iz celic in poskušamo ustvariti celične črpalke." Uporaba celic je privlačna, ker so žive. Lahko bi se uporabljale tako, da bi bile samozadostne in samopopravljive, kar bi bilo sicer težko doseči iz inertnega materiala. Potencialna končna uporaba bi lahko bila na področju dovajanja zdravil in kirurgije, kjer bi bili deformabilni materiali zelo uporabni. "Gre za raziskave z visokim tveganjem in še vedno ni jasno, za kakšne posebne končne namene bi lahko uporabljali to tehnologijo," dodaja Trepat. "To delo bo trajalo še dolgo, saj se moramo o obnašanju teh celičnih sistemov še veliko naučiti."

Discover other articles in the same domain of application

My booklet 0 0