...
Verenkierron autonomisena moottorina toimii sydän, joka pumppaa vasemman kammion kautta hapettunutta verta valtimoihin, jotka kuljettavat sen elimistölle. Hiilidioksidipitoinen veri palaa laskimoiden avulla sydämen oikeaan eteiseen. Tätä järjestelmää kutsutaan isoksi verenkierroksi. Oikeasta kammiosta veri pumpataan pienelle verenkierrolle ja sen avulla keuhkoihin hapetettavaksi. Keuhkoista veri palaa taas sydämen vasempaan eteiseen ja jatkaa matkaansa kammion kautta isoon verenkiertoon.
Kuva 1. Ihmisen verenkiertojärjestelmä [1]
...
Verisuonet jakautuvat kolmeen eri tyyppiin niiden koon mukaan. Valtimot ovat verenkierron moottoriteitä. Ne jakautuvat pienemmiksi valtimoiksi, ja niiden kautta yksittäisiksi aina vain pienemmiksi verisuoniksi ja lopuksi hiussuoniksi. Hiussuonet ovat verenkierron pienin osa, läpimitaltaan 5-10 mikrometriä. Niiden pääasiallinen tehtävä on ravinteiden ja kuona-aineiden vaihto veren ja kudoksen välillä. Tehtävän suoritettuaan hiussuonet yhdistyvät verisuoniin ja niiden kautta takaisin laskimoihin, jotka kuljettavat veren takaisin sydämelle.
Kuva 2. Valtimon rakenne [2] 
Verisuonet ovat rakenteeltaan kolmikerroksisia. Verisuonten sisällä on lumen eli tila, jossa veri virtaa. Sitä verhoaa ohut endoteelikerros tunica intima, jonka solut ovat sijoittuneet erittäin lähelle toisiaan ja näin muodostavat varsin vähäkitkaisen pinnan, jossa veren on helppo virrata. Sitä ympäröi verisuonen paksuin kerros tunica media. Se koostuu pääosin sileistä lihassoluista ja elastisista kuiduista. Sympaattisen hermoston hallitsemat sileät lihassolut muuttavat aktiivisesti verisuonen läpimittaa ja sitä kautta kontrolloivat verenpainetta. Verisuonen uloin osa on nimeltään tunica externa (tunica adventi. Se koostuu pääosin kuitumaisesta yhdistävästä kudoksesta ja sen tehtävä on lähinnä tukea ja suojata verisuonta(1) (2).
...
Tultaessa 1950–luvulle verisuonia alettiin yhä enemmän korvata sekä korjaamaan verisuonivaurioita verisuoni-istutteilla. 1952 Voorhees teki ensimmäisen onnistuneen aortan rekonstruktion koiralle, ja samana vuonna akryylia kokeiltiin proteesin valmistusaineena. (117).
Vuonna 1955 otettiin käyttöön nylon (polyamidi), vuonna 1957 teflon (politetrafluorieteeni) ja 1960 dacron (polyeteeni), joista dacron on säilyttänyt asemansa nykypäivään saakka suurikokoisten suonten korjausmateriaalina (aortta). Pienten suonten hoitoon sen todettiin olevan epäsopiva sen trombosoitumisen johdosta. Vuonna 1975 kehitettiin uusi version teflonista ePTFE eli expanded-polytetrafluorieteeni, joka sopii raajojen verisuonten korvaus- ja korjausmateriaaliksi, mutta samoin kuten dacron, sekään ei sovi hyvin pienten suonten korjaamiseen.
...
Toinen keino on joko mekaanisesti tai kemiallisesti poistaa kokonaan proteesin alkuperäinen lihas-ja immunogeeninen kerros. Tämän on uskottu olevan tehokas keino vaimentaa proteesin aiheuttamaa hylkimistä, mutta se on myös tehokas keino estää eläinperäisten tappavien tautien ja bakteerien siirtyminen ihmiskehoon. Tutkimusten mukaan näin muodostettu puhdas kollageeniputki olisi paras mahdollinen kasvualusta vastaanottajansa soluille. Tällaisella alustalla ihmisen omat solut pystyvät myös lisääntymään paremmin ja järjestäytymään uudelleen, jolloin verisuoniproteesin on mahdollista mukautua ympäristöönsä ja jopa korjaamaan itse itseään. Näin valmistettu verisuoniproteesi pystyisi ihanteellisessa tilanteessa muuntautumaan ajan kuluessa ihmisen alkuperäisen verisuonen kaltaiseksi. Valitettavasti tämäkään menetelmä ei ole toistaiseksi mullistanut maailmaa. Toisaalta puhdistustavat eivät usein ole riittävän tehokkaita, vaan ajan kuluessa myös tällaisiin proteeseihin on muodostunut pullistumia ja infektioita, joka puolestaan puhuu sen puolesta, että kaikkea alkuperäistä solukkoa ei ole onnistuttu poistamaan. Toisaalta puhdistus on ollut liian tehokasta, jolloin osa kollageenirakenteesta on menetetty. Tällöin se ei enää tarjoa parasta mahdollista kasvualustaa ihmisen omille soluille, eikä toisaalta ole enää riittävän vahva rakenteensa puolesta. 
Vaikka biologiset verisuoniproteesit, ja varsinkin eläinperäiset proteesit niiden suuren tarjonnan vuoksi, olisivatkin rakenteensa puolesta ihanteellisin keino korvata verisuoni keinotekoisesti, ovat tulokset toistaiseksi olleet kovin heikkoja. Suurimpia haasteita ovat edelleen proteesien aiheuttamat hylkimisreaktiot, rakenteelliset heikkoudet ja infektioriskit. Lisäksi synteettisten materiaalien kehitys etenee koko ajan joka osaltaan siirtää tutkimusta pois biologisten proteesien kehittämiseltä. Vielä ei kuitenkaan ole onnistuttu kehittämään synteettisesti materiaalia, jonka ominaisuudet vastaisivat täysin biologisia ominaisuuksia ja ennen kuin siinä onnistutaan, on biologisesti valmistetut verisuoniproteesit edelleen tärkeä keino vaurioituneiden verisuonten korvaamisessa.(12)
...
Verisuoni-istutteella tulee olla hyvät mekaaniset ominaisuudet. Niiden tulee olla helposti käsiteltäviä ja ommeltavia. Niiden tulee oltava taipuisia, kestää korroosiota ja olla väsymisvahvoja. Verisuoni-istutteen joustavuuden tulee vastata natiivisuonen joustavuutta ja niiden tulee olla infektioille vastustuskykyisiä. Istutteen pitää olla riittävän suuri, jotta kudosrakenteiden on mahdollista liittyä suoneen, mutta toisaalta riittävän pieniä estääkseen veren ekstravasaation. Istutteen sisäpinnan tulee olla trombogeenisyydeltään matala ja nonreaktiivinen, jotta veren eri komponentit eivät aktivoidu.
Synteettisen verisuonen kehittäminen vastaamaan täydellisesti ihmisen omia verisuonia on varsin haastava projekti. Nykyään suurten suonien tapauksessa synteettisillä materiaaleilla on onnistuttu kohtuudella niitä korvaamaan, mutta pienten suonten tapauksessa (halkaisija <6mm) sopivaa synteettistä materiaalia ei ole vielä löydetty. Verisuonisiirteistä ihmisen omasta kehosta siirretyt suonet ovat edelleenkin parhaita mahdollisia (7).
Synteettiset kudotut ja neulotut proteesit
...
Kesällä 2014 tutkijat ovat onnistuneet ensimmäistä kertaa 3D-printtaamaan verisuonia, jotka mahdollistavat kokonaisten 3D-printattujen elinten yhdistämisen hapen ja ravinteiden saannin sekä kuona-aineiden poiston mahdollistavaan verenkiertoon. Printatakseen vaskulaariverkostoja tutkijat tuottivat hienoja yhdistettyjä kuituja kehittyneellä bioprintterillä. Kuidut päällystettiin ihmisen endoteelilla ja lopuksi niiden päälle lisättiin proteiinipohjaista materiaalia. Koko rakennelma kovetettiin valolla, jonka jälkeen kuidut poistettiin. Jäljelle jäi ainoastaan onttoa solumateriaalia. Viikon aikana nämä solut järjestivät itsensä tasapainoisiksi kapillaareiksi. Bioprintattujen vaskulaariverkostojen sisällä solut selviytyivät, jakautuivat ja profiloituivat paremmin kuin ilman ravinteiden tarjontaa. Tutkijoilla oli jo aikaisemmin positiivisia tuloksia ihmisen verisuonisolujen kiinnittämisestä keinotekoiseen kehikkoon, mutta 3D-printtaus voi tehdä siitä paljon tehokkaampaa, nopeampaa ja edullisempaa (9).
Kuva 3. 3D-tulostin [3]
Linkit:
Essentials of Human Anatomy & Physiology: Pearson New International Edition, Author: Elaine N. Marieb Pages: 647 Publisher: Pearson Education
1. http://www.tohtori.fi/?page=4347287&id=0544251
2. http://en.wikipedia.org/wiki/Circulatory_system
3. http://www.dailymail.co.uk/health/article-2159272/Girl-10-vein-transplant-using-blood-vessel-grown-stem-cells.html
4. http://www.newscientist.com/article/dn21928-girl-receives-pioneering-vein-transplant.html#.VBqx3179OwE
5. http://en.wikipedia.org/wiki/Coronary_artery_bypass_surgery
6. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Blood+vessel+replacement%3A+50+years+of+development+and+tissue+engineering+paradigms+in+vascular+surgery (link to the pdf)
7. http:Salenius, Nisula, Uurto: Verisuonikirurgiassa käytettävät biomateriaalit http://www.fimea.fi/instancedata/prime_product_julkaisu/fimea/embeds/fimeawwwstructure/19693_Biomateriaalijulkaisut_Verisuonikirurgia_5_biomateriaalit_1_.pdf.pdf
8. http://www.tohtori.fi/?page=0179162&id=7240451
9. http://venturebeat.com/2014/07/01/researchers-successfully-3d-print-blood-vessels-a-game-changer-for-artificial-organs/
10. http://samples.sainsburysebooks.co.uk/9781405171298_sample_383559.pdf
11. http://www.fimea.fi/instancedata/prime_product_julkaisu/fimea/embeds/fimeawwwstructure/19693_Biomateriaalijulkaisut_Verisuonikirurgia_5_biomateriaalit_1_.pdf.pdf
12. Acellular vascular tissues: natural biomaterials for tissue repair and tissue engineering; Christine E. Schmidt*, Jennie M. Baier
13. Transformation of Nonvascular Acellular Tissue Matrices Into Durable Vascular Conduits; David R. Clarke, MD, Robert M. Lust, PhD, You Su Sun, MD, Kirby S. Black, PhD, and Jeremy D. Ollerenshaw, PhD
14. Verisuonikirurgiassa käytettävät biomateriaalit; Juha-Pekka Salenius, Leo Keski-Nisula, Ilkka Uurto
15. http15. http://www.helsinki.fi/ajankohtaista/uutisarkisto/10-2012/17-15-40-51
16. http://www.biomedicum.fi/index.php?page=630&lang=1
Kuvalähteet
- http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Diagram_showing_the_circulatory_system_of_the_body_CRUK_299.svg
- http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c8/Blausen_0055_ArteryWallStructure.png
- http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f0/Printing_with_a_3D_printer_at_Makers_Party_Bangalore_2013_11.JPG
