پزشکی بازساختی و سلول‌های بنیادی

تفکیک ذرات انباشته یک فرآیند اساسی در زمینه‌های علمی مختلف از جمله سوسپانسیون‌های پلیمری و ریزدانه‌ها/نانوذرات است. در حال حاضر، نیاز به جداسازی کارآمد برای نمونه‌های بافت و اندام برای کمک به تسهیل فناوری‌های قدرتمند تجزیه و تحلیل تک‌سلولی بسیار زیاد است. روش‌های تشخیصی سنتی اطلاعاتی را درباره ویژگی‌های بیولوژیکی به‌طور میانگین در کل جمعیت سلول‌ها ارائه می‌کنند که تنوع سلول به سلول و حضور جمعیت‌های سلولی نادر را پنهان می‌کند. تفکیک تجمع سلولی برای پزشکی بازساختی مورد نیاز است، زیرا روش‌های فعلی می‌توانند سرنوشت و زنده ماندن سلول‌های بنیادی را تغییر دهند.

بنابراین توسعه مداوم و اصلاح روش‌های سریع و کارآمد برای پردازش بافت‌ها و توده‌های سلولی به سلول‌های منفرد، یک نیاز مهم در عرصه‌های بیوتکنولوژی و پزشکی است. روش مرسوم برای تهیه تک سلول از بافت شامل 1) خرد کردن برای کاهش اندازه بافت، 2) هضم با آنزیم‌ها جهت شکسته‌شدن ماتریکس خارج سلولی و/یا اتصالات سلولی، 3) جداسازی مکانیکی برای آزادسازی سلول‌ها و 4) فیلتر کردن برای حذف باقیمانده‌ها می‌شود. برای رهاسازی یکنواخت سلول‌ها از تجمعات سلولی با حداقل آسیب، نیاز به توسعه و اصلاح روش‌هایی وجود دارد که در آنها عوامل محیطی به خوبی کنترل شود؛ از جمله زمان قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی و سطح تنش برشی هیدرودینامیکی. در این میان، محققان دانشگاه کالیفرنیا سه دستگاه میکروسیال مختلف را توسعه داده‌اند که می‌توانند کل جریان کار فرآیند تفکیک، از جمله هضم، تفکیک و فیلتر کردن را انجام دهند. با استفاده از یک مدل تجمع سلولی بسیار منسجم، آنها دریافتند که بازیابی تک سلولی با استفاده از نرخ جریان بیش از 40 میلی لیتر در دقیقه بالاترین میزان را دارد. برای بافت کلیه خرد شده و هضم شده، بازیابی انواع سلول‌های متنوع با استفاده از چندین عبور از ماژول کانال و تنها یک عبور از ماژول فیلتر حداکثر بود.

قابل ذکر است، آنها دریافتند که بازیابی سلول‌های اپیتلیال از دستگاه تجزیه و فیلتراسیون یکپارچه بهینه شده به تنهایی از تلاش‌های قبلی آنها فراتر رفته است و این نتیجه پس از کاهش زمان هضم به 20 دقیقه حفظ شد. با این حال، سلول‌های اندوتلیال و لکوسیت‌ها هنوز به زمان هضم طولانی‌تری برای بهبود حداکثری نیاز دارند. این یافته‌ها اهمیت بهینه‌سازی پارامتر برای دستیابی به بالاترین بازده سلولی و زنده ماندن را بر اساس اندازه نمونه بافت، محتوای ماتریکس خارج سلولی و قدرت برهمکنش‌های سلول-سلول برجسته می‌کند.

https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fbioe.2022.841046/full