پزشکی بازساختی و سلول‌های بنیادی

به گزارش مرکز روابط عمومی ستاد توسعه فناوری‌های پزشکی بازساختی و سلول‌های بنیادی، در مقاله‌ای که اخیراً در مجله Advanced Science منتشر شده است، محققان پلتفرم اوریگامی چند حسگری (MSOP) جدیدی را ارائه کردند که چندین حسگر را در یک ساختار اوریگامی قابل تنظیم ادغام می‌کند و امکان نظارت دقیق بر فرآیندهای زیستی را در مدل‌های سه‌بعدی فراهم می‌کند. 

هدف MSOP بهبود عملکرد بافت‌های چاپ‌شده زیستی، با امکان جمع‌آوری درلحظه داده‌های فعالیت‌ سلولی و در نتیجه تسهیل درک عمیق‌تر پویایی بافت و تعاملات آن، است.

پیشرفت‌های مهندسی بافت و پزشکی بازساختی منجر به توسعه مدل‌های پیچیده آزمایشگاهی شده است که پیچیدگی بافت‌های انسانی را تقلید می‌کنند. روش‌های سنتی اغلب در ارائه وضوح زمانی و مکانی لازم برای بازخوانی‌عملکرد، به‌ویژه در زمینه واحدهای عصبی-عروقی دارای محدودیت هستند.

نیاز به مدل‌های آزمایشگاهی پیشرفته از محدودیت‌های کشت‌ سلولی دو بعدی مرسوم ناشی می‌شود که در تکرار معماری پیچیده و ریزمحیط بافت‌های طبیعی ناموفق هستند. واحد عصبی-عروقی، که شامل نورون ها، سلول های گلیال و سلول های اندوتلیال است، نقش مهمی در عملکرد و سلامت مغز ایفا می کند.

بر اساس این گزارش، درک تعاملات درون این واحد برای توسعه درمان های اختلالات عصبی ضروری است. تلاش‌های قبلی برای مطالعه این فعل و انفعالات، به دلیل فقدان پلتفرم‌های مناسب که امکان نظارت همزمان چند پارامتر را فراهم می‌کنند، با مشکل مواجه شده‌اند. 

MSOP با ارائه یک سیستم منعطف و قابل تنظیم که میتواند برای نیازهای آزمایشی خاص تنظیم شود، این مشکل را برطرف می کند، بنابراین تصویر دقیق تری از شرایط درون‌تنی ارائه می دهد.

MSOP از طریق یک فرآیند سیستماتیک که شامل طراحی،ساخت و ادغام اجزای حسگر بود، ایجاد شد. در مرحله طراحی اولیه، از نرم افزار SolidWorks 3D CAD برای ایجاد یک ساختار اوریگامی قابل تنظیم استفاده شد که قادر به تطبیق انواع حسگرها در عین حصول اطمینان از موقعیت یابی دقیق است. این پلتفرم به گونه ای طراحی شده است که به دور یک نمونه بافت مجزای سه بعدی، ساخته شده با چاپ زیستی،می‌پیچد و قرارگیری حسگر را بدون ایجاد اختلال در فرآیندچاپ زیستی بهینه می کند.

بر همین اساس، برای چاپ زیستی مدل‌های بافت، از چاپگر BIO-X استفاده شد که از دو جوهر زیستی مجزا برای ایجادواحد عصبی-عروقی استفاده کرد. جوهرهای زیستی با دقت انتخاب شدند تا از رشد نورون‌های قشر مغز و سلول‌های اندوتلیال مغز انسان پشتیبانی کنند و به طور موثر ترکیب سلولی سد خونی-مغزی را تقلید کنند. این ساختارهای چاپ شده در یک قاب پلی-دی‌متیل-سیلوکسان (PDMS) محصور شدند، که موجب یکپارچگی ساختار و تسهیل ادغام پلتفرم اوریگامی می‌گردد.

MSOP دو نوع الکترود را در خود جای داد: 1) یک آرایه چند الکترودی سه بعدی (MEA) برای ثبت فعالیت الکتروفیزیولوژیکی، و 2) الکترودهای مبتنی بر امپدانس که در آرایش چهار قطبی برای ارزیابی عملکرد سد بافتی چیده شده‌اند. این الکترودها درون ساختار اوریگامی تعبیه شده تا از تماس مستقیم با بافت‌های حاصل از چاپ زیستی اطمینان حاصل کنند. پس از مونتاژ، پلتفرم به یک سیستم تجاری جمع آوری داده متصل شد و امکان نظارت درلحظه بر فعالیت عصبی و ویژگی های سد اندوتلیال را فراهم کرد.

عملکرد MSOP از طریق یک مجموعه آزمایش با هدف ارزیابی عملکرد و اثربخشی آن در دریافت داده‌های مکانی-زمانی ارزیابی گردید. نتایج نشان داد که این پلتفرم با موفقیت فعالیت الکتریکی عصبی را درلحظه ثبت می‌کند و بینش‌هایی را در مورد تعاملات پویا در واحد عصبی-عروق یارائه می‌دهد.

بر اساس این گزارش، ادغام حسگرها امکان نظارت همزمان چندین پارامتر مانند سیگنالینگ کلسیم و پالس‌های الکتریکی را فراهم می کند که برای درک ارتباطات و عملکرد سلولی ضروری هستند. علاوه بر این، ماهیت قابل تنظیمMSOP محققان را قادر می سازد تا این پلتفرم را برای شرایط آزمایشی مختلف سازگار سازند و آن را به ابزاری همه کاره برای مطالعه جنبه های مختلف رفتار بافت تبدیل کند.

توانایی نظارت بر فعالیت های سلولی در یک محیط 3 بعدی نشان دهنده پیشرفت قابل توجهی نسبت به روش های سنتی است که اغلب بر اندازه گیری های ایستا متکی هستند. MSOP نه تنها درک تعاملات عصبی-عروقی را افزایش میدهد، بلکه راه های جدیدی را برای ارزیابی دارو و توسعه استراتژی های درمانی باز می کند. با ارائه یک تصویر دقیق تر از شرایط درون‌تنی، این پلتفرم پتانسیل بهبود قدرت پیشبینی مطالعات پیش بالینی را دارد که در نهایت منجر بهارائه نتایج بهتر در کارآزمایی‌های بالینی می شود.

لینک خبر:

https://www.azosensors.com/news.aspx?newsID=15974