Sztuczne płuca będą wydajniejsze dzięki jaszczurkom

Naukowcy z Uniwersytetu Princeton zainspirowali się jaszczurkami z rodziny Dactyloidae, których płuca rozwijają się w ciągu zaledwie kilku dni. W ten sposób zamierzają usprawnić proces tworzenia sztucznych płuc, które mogłyby pomóc ludziom.

Jak sugeruje artykuł dostępny na łamach Science Advances, zrozumienie mechanizmów stojących za rozwojem płuc u tych jaszczurek mogłoby usprawnić regenerację bądź modyfikowanie tkanek w wykonaniu ludzi. Szczególnie interesujący jest w tym przypadku gatunek zwany anolisem brązowym, który – w odróżnieniu od ptaków czy ssaków – rozwija płuca w stosunkowo nieskomplikowanym procesie.

Czytaj też: W tym bursztynie znajduje się rzadka jaszczurka sprzed milionów lat

Reklama

Płuca tych jaszczurek początkowo mają formę pustej, wydłużonej membrany otoczonej jednolitą warstwą mięśni gładkich. Z czasem błona ta powoli się napełnia, co sprawia, że ciśnienie naciska na mięsień gładki, powodując jego zaciśnięcie i rozciągnięcie włókien, które tworzą siatkę w kształcie plastra miodu. Jako że ciśnienie wciąż rośnie, to błona zostaje wypchnięta do zewnątrz i tworzy wypełnione płynem bańki, które pokrywają płuco. Właśnie w ich obrębie zachodzi wymiana gazowa.

Sztuczne płuca powstały dzięki naśladowaniu rozwiązań zaobserwowanych u jaszczurek

Cały proces rozwoju trwa mniej niż dwa dni, czyli znacznie krócej niż w przypadku ludzi. Nic więc dziwnego, że naukowcy szukają inspiracji w naturze, próbując naśladować to, co wypracowała ewolucja. Na czele zespołu badawczego stanęła Celeste Nelson, która wcześniej zajmowała się analizami poświęconymi płucom innych gatunków. Z tego względu było dla niej jasne, że na przykład budowa ptasiego płuca jest diametralnie różna od budowy płuc ssaków. Okazało się, że wskazówkę co do ewolucyjnego rozwoju tych mechanizmów mogły zawierać jaszczurki.

Czytaj też: Naukowcy opracowali nowe podejście do leczenia raka płuc przez wdychanie nanocząsteczek

Jak zauważyli naukowcy, w mniej niż dwa dni jaszczurzy organ zmienia się z płaskiego balonu we w pełni uformowane płuco. Proces ten jest na tyle prosty, że Palmer postanowiła wykorzystać model obliczeniowy do stworzenia funkcjonującej repliki w warunkach laboratoryjnych. Nie była ona może równie wydajna co w oryginale, jednak okazała się zaskakująco zbliżona pod względem budowy. Do stworzenia repliki użyto silikonowego materiału zwanego Ecoflex. Następnie otoczono go wydrukowanymi w 3D komórkami mięśniowymi, aby utworzyć pofałdowania zaobserwowane w płucach jaszczurek. Dalsze usprawnianie projektu powinno doprowadzić do powstania sztucznych płuc, które mogłyby być przeszczepiane ludziom.