پزشکی بازساختی و سلول‌های بنیادی

یکی از اهداف اولیه مهندسی بافت، تولید بافت های عملکردی است که ممکن است برای جایگزینی بافت‌ها و اندام‌های ناکارآمد مورد استفاده قرار گیرد. داربست ها در کنار سلول ها و سیگنال های سلولی یکی از اجزای کلیدی ساختارهای بافت عملکردی هستند. در اینجا، سه روش پیشرفته ساخت داربست را ارائه می‌کنیم که امکان تولید ساختارهای بافتی پیچیده‌تری را فراهم می‌کند.

پرینت سه بعدی (Three-dimensional printing )

چاپ سه بعدی طیفی از تکنیک ها را در بر می گیرد که داربست ها را به صورت لایه به لایه ایجاد می کند. در زمینه مهندسی بافت، چنین تکنیک هایی ساختارهای بافتی پیچیده ای تولید می کنند که اندام ها و بافت های طبیعی بدن را تقلید می کنند. روش هایی مانند استریولیتوگرافی (selective laser sintering or stereolithography) قادر به تولید داربست های بسیار متخلخل، به هم پیوسته و قابل تنظیم برای بیمار هستند. این داربست ها با چاپ اکستروژن و جوهر افشان (inkjet) بهبود یافته اند، که اجازه می دهد داربست هایی با وضوح بالاتر و توانایی جاسازی داروها، سلول ها، فاکتورهای رشد و مولکول های سیگنالینگ تولید شود که با سلولها  تعامل نیز داشته باشند. این امکان تکثیر دقیق‌تر بافت‌های طبیعی و زیست فعالی آنها را فراهم می‌کند.

علاوه بر فناوری چاپ واقعی به کار گرفته شده، دو رویکرد روش شناختی مبتنی بر داربست یا بدون داربست را می توان در نظر گرفت. در چاپ زیستی مبتنی بر داربست، یک ماتریس از بیومواد اگزوژن تولید می‌شود که سپس با سلول‌ها دانه‌بندی می‌شود یا سلول‌هایی را به عنوان بخشی از یک بیووئینک پر از سلول جاسازی می‌کند (cell-laden bioink).

از سوی دیگر، چاپ بدون داربست به ترکیب دانه های سلولی برای تشکیل ساختارهای بافتی متکی است. روش‌های بدون داربست در تولید داربست‌های بافت کوچک با تراکم سلولی بالا مؤثر هستند، در حالی که رویکردهای مبتنی بر داربست برای تولید ساختارهای بزرگ و پیچیده‌ای که به استحکام مکانیکی نیاز دارند، مانند بافت استخوانی مناسب‌تر هستند.

ساختارهای پوستی، عصبی، قلبی، اسکلتی عضلانی و بافت تراشه با موفقیت از داربست های چاپ سه بعدی تولید شده اند. در حالی که تلاش ها برای تولید اندام های بزرگ و پیچیده مانند قلب انسان در حال انجام است، چالش مهم تکرار عروقی شدن ذاتی (the vascularization inherent) اندام های بزرگ همچنان مشهود است. در حالت فعلی، چاپ زیستی اغلب شامل ایجاد داربست‌های کوچک و ساختارهای بافتی است که بر این محدودیت‌ها تأکید می‌کند.

الکتروریسی ( Electrospinning)

الکتروریسی یک روش تولید بافت است که داربست های تشکیل دهنده میکروالیاف را می سازد. این امر با عبور دادن یک محلول پلیمری باردار الکتریکی از طریق یک اسپینر، یک سوزن با نوک فلزی و روی یک صفحه جمع‌آوری، اتفاق می‌افتد. این فرآیند توسط اختلاف پتانسیل بار بین اسپینر و صفحه جمع‌آوری انجام می‌شود که محلول پلیمری را از طریق نیروهای الکترواستاتیکی به داخل یک میکروفیبر می‌کشد. این تکنیک امکان تولید داربست های بسیار متخلخل و به هم پیوسته با سطح وسیع را فراهم می کند. چندین نسخه دستکاری شده الکتروریسی به تولید ریزساختارهای پیچیده‌تر و متعاقبا داربست‌های پیشرفته‌تر، مانند الکتروریسی کواکسیال یا سه محوری (coaxial or triaxial electrospinning) کمک می‌کند که امکان تشکیل الیاف چند لایه را فراهم می‌کند. اینها می توانند به گونه ای طراحی شوند که از پلیمرهای مختلف تشکیل شده و همچنین برای تحویل مولکول های درمانی استفاده شوند، بنابراین پیچیدگی ساختار بافت افزایش می یابد.

از دیگر دستکاری ها می توان به الکتروریسی پر از سلول (cell-laden electrospinning) اشاره نمود که الیاف تعبیه شده در سلول (cell-embedded fibers) تولید می کند و دیگری، الکتروریسی مذاب (melt electrospinning) است که قادر به تولید نانوالیاف به جای میکروالیاف است.

الکتروریسی به طور موفقیت آمیزی در تولید داربست هایی برای ساختارهای استخوانی، غضروفی، عصبی، پوستی و عروق خونی به کار گرفته شده است. با این حال، محدود به تولید داربست های فیبری است و در نتیجه فقط می تواند مدل هایی برای انواع بافت های خاص تولید کند. علاوه بر این، الکتروریسی کنترل کمتری بر اندازه و شکل منافذ درون داربست‌های سه‌بعدی در مقایسه با سایر روش‌های مونتاژ فراهم می‌کند.

بافت های سلول زدایی شده (Decellularized tissues)

سلول زدایی فرآیندی است که داربست ماتریکس خارج سلولی اتولوگ و آلوژنیک را از اندام ها، بافت ها یا سلول ها جدا می کند تا ماتریکس خارج سلولی سلول زدایی شده (dECM) با نشانه های ساختاری و بیوشیمیایی دست نخورده باقی گذارد که فاقد سلول های بومی یا مواد ژنتیکی است.

 منبع dECM به دو دسته بزرگ مشتق از بافت یا مشتق از سلول تقسیم می شود، اولی داربست‌های بزرگ‌تری هستند که از انواع اندام یا بافت خاصی تولید می‌شوند، که معماری سه بعدی طبیعی خود را حفظ می‌کنند اما اجزای سلولی ایمنی‌زا را حذف می‌کنند، در حالی که دومی از ECM ترشح شده سلول‌های آزمایشگاهی تهیه می‌شود که سپس سلول‌زدایی می‌شوند. هر دو دارای مزایای متمایزی هستند. تولید dECM های مشتق از سلول نسبتاً آسان است و نسبت به dECM کل اندام یا بافت، خطر کمتری برای پاسخ های ایمنی نامطلوب میزبان دارند. در همین حال، dECM مشتق از اندام و بافت، فاکتورهای حافظه، معماری‌ها و نشانه‌های فیزیکوشیمیایی را حفظ می‌کند که یک حافظه خاص بافت ایجاد می‌کند، که به طور موثری چسبندگی، تکثیر و تمایز سلول‌ها را هدایت و تنظیم می‌کند و ساختار بافت حاصل را برای کاربردهای بالینی مناسب تر می‌کند.

لینک خبر:

https://www.regmednet.com/cm_tespt_three-key-advanced-scaffold-fabrication-methods-for-tissue-engineering/