肾透析用合成血管组织生长的新见解

慢性肾病影响着数百万人的生活。这是一种症状，其特征是肾脏丧失几个关键功能，如清除血液中的毒素。为了弥补这一损失，病人可以进行常规的透析来清洁他们的血液，在某些情况下，需要植入一根合成管来连接透析机。然而，该管可阻塞或阻碍不规则的细胞生长，这反过来会对透析产生负面影响。埃因霍温科技大学和马斯特里赫特大学的研究人员精确地研究了新组织是如何在这些试管附近生长的。论文发表于自然通信生物学。

患者终末期慢性肾病（或肾病）必须经常发生血液透析，以从中取出毒素血液。在治疗过程中，病人的血液流经透析机，透析机在体外扮演了人工肾脏的角色。这种治疗需要一个稳定可靠的进入病人血液循环系统的入口，也被称为“血管入口”，通过手术进入身体

在手术过程中，手臂上的动脉(携带富氧血液)和静脉(携带低氧血液)通过直接连接彼此或通过一种称为动静脉(AV)移植的合成管连接在一起。

“在AV移植物的情况下，他们做到了他们的工作，但不幸的是，他们可以提出问题，”在这项研究中与Carlijn Buten和Nicholas Kurniawan一起工​​作的领先作者Eline Van Haaften说。“靠近静脉，由于过量血管组织的增长，它们可以被阻止。这一过程的驱动因子被认为是静脉附近血液的异常流动行为。”

专业化

设计合成移植物是TU / E的生物医学工程系教授的Carlijn Buten集团的专业化，这些移植物有一些相当特别的东西。

它们是基于可以放置在体内的支架或临时结构。这些结构鼓励细胞在上面生长。这些支架是生物可吸收的，也就是说随着时间的推移它们会被活组织吸收。布顿说:“为了防止这些自我再生的血管通路在体内受阻，我们需要更好地了解健康和过量的血管组织附近的血液流动情况。”

采用数值实验方法

为了探索这一问题，TU/e的研究人员转向了一种数值实验方法。他们与马斯特里赫特大学(Maastricht University)生物医学工程系(department of Biomedical Engineering)的沃特·休伯特(Wouter hubert)团队合作，后者专门研究用于临床决策的针对患者的数学模型。

首先，有患者数据他们使用Sjeng Quicken设计的数值模型来分析静脉和移植物接合处的生物力学。然后，研究人员利用这些生物力学数据，在体外实验室设置，以模拟血管组织是如何在移植物附近生长的。

为了尽可能接近体内的环境，他们培养了一种自我再生的细胞血管进入移植物在生物反应器中，可以精确控制血流诱导的剪切应力和移植物所经历的应变。在这种情况下，剪应力可以使组织向侧面变形。

研究人员观察到，脉动或振荡剪应力导致周围阻塞贪污以及过度和混乱的组织生长。减少体内剪切应力可以显著减少与过度组织生长相关的负面影响。重要的是，这些结果可以帮助优化未来的再生移植物的设计。

工程优势到前面

这项工作是重要的，因为它结合了计算建模和实验，Carlijn Bouten很快就指出了这一点：“这项研究展示了我们在再生医学中的工程优势。我们组合了实验和计算方法，以更好地了解了一个关键的临床问题再生医学。“

同学的尼古拉斯·克朗斯湾也因研究结果而热情：“这是一个自下而上的方法的演示。我们已经使用患者数据来调整计算机模型，然后从模型中使用数据来指定实验。这是识别我们不能在体内监测的关键生物物理和机械工艺的强大方法。“

对于目前在飞利浦医疗保健公司工作的Eline van Haaften来说，这篇论文值得注意——这是她博士研究的最后一篇论文。“这项研究实际上是我的论文的最后一章，我在2019年10月进行了答辩。但当时还没准备好提交给期刊，还需要埃因霍温和马斯特里赫特的团队做更多的工作。这篇文章真的标志着我博士之旅的结束，这是一个很好的结束方式!”

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