داربست سلولی (scaffold)

[سیندخت 18,785]

 

داربست هاي مهندسي بافت بسيار مهم مي باشند و نقش ماتريکس خارج سلولي يا ECM (Extra Cellular Matrix) را ايفا مي نمايند و مي توانند داراي حالت هاي مختلف مثلاَ پلي ساکاريدي پروتئيني باشند. انواع پروتئيني آن مي تواند به صورت کلاژن به تنهايي و يا به همراه مولکول هايي مثل گلوکوآمينو گليکان ها باشند. همچنين مي توان از ساختارهاي ژلاتيني يا کلاژن دناتوره شده و حتي از الاستين لامينين و فيبرونکتين استفاده نمود. اسکافولدها در حقيقت تقليدي از ماتريکس خارج سلولي هستند.

 

دانشمندان جهت بررسي ماتريکس خارج سلول، از ساب موکوز روده کوچک استفاده نموده اند زيرا ماتريکس خارج سلول اين بخش براي مطالعه مناسب مي باشد و ذاتاً داراي کلاژن گليکوزآمينو گليکان و گروزفاکتورها هستند و بر روي اين بخش ها مي توان کشت سلولي را انجام داد. مي توان از ساير ماتريکس¬ها نيز استفاده نمود مثلاً از ماتريکس دريچه قلب خوک هندي و يا پوست انسان...در شکل توزيع و اجزاي ماتريکس خارج سلولي را مشاهده مي کنيد:

[سیندخت 18,785]

ويژگي هاي يک داربست ايده آل

1- داراي قدرت ساختماني مي باشد.

2- داراي تخلخل فراوان باشد.

3- داراري مناطق سطحي فراوان باشد که تزيع يکساني داشته باشد

.4- داراي سوراخ هايي براي ارتباطات داخلي (Inter connected) باشد

.5- قابل پردازش براي شکل گيري مناسب باشد.6- قابليت تجزيه بيولوژيکي را داشته باشد

.7- قابل استريل شدن داشته باشد.

8- رشد سلولي را افزايش دهد9- محافظت کننده از انواع متفاوت عملکردهاي سلولي باشد.

 

 

انواع موادي که براي اسکفولد استفاده مي شود

 

Natural matrix

 

1- شامل پليمرهاي کلاژن-گليکوزآمين گليکان (GAG) کلاژن دناتوره شده (ژلاتيني)

2- Sillk (ابريشم) تار عنکبوت-تارهاي مهندسي شده

3- پلي ساکاريدها شامل آلژينات-کيتوزان-هيالورونات

 

فرآورده ماتريکس خارج سلولشامل:

1- SIS (Small Intestinal Sub ucosa) که شامل کلاژن نوع I‏، گليکوزآمينو گليکان و فاکتورهاي رشد است

.2- ساب موکوس مثانه

3- دريچه هاي قلبي خوک

4- پوست انسانمي باشند.

 

پليمرهاي سنتزي

 

 

پليمرهاي سنتزي انواعي از پليمرهاي سنتزي هم موجود مي باشند. اصلي¬ترين آنها پلي استرهاي خطي، پلي هيدروکسي بوتيرات و ... هستند.

 

مواد غيرآلي

 

 

از اين مواد نيز استفاده هاي فراواني مي شود. براي مثل شيشه هاي زيست - فعال داراي خلل و فرج ميباشند. از اين نوع بيشتر در نانوکامپوزيت ها استفاده مي شود.

[سیندخت 18,785]

[h=2]هيدروژلهاي قابل تزريق (Injectable hydrogel)

[/h][h=2][/h][h=2][/h][h=2][/h]از اين گونه مواد در ساختار اسکافولدها استفاده مي شود. هيدروژل هاي قابل تزريق فاقد ساختار جامد مي باشند و به صورت ژل مي باشند. ايراد مواد قبل اين بود که براي جايگزين نمودن اين ساختارهاي سلول دار شده به بدن، حتماً نياز به انجام عمل جراحي مي باشد. اما در مورد ژل ها مي توانيم بدون عمل جراحي از آنها استفاده نمائيم زيرا مي توان آنها را تزريق نمود. براي منظور بايد اين هيدرو ژل را از مکان مناسب تزريق نمود و محل نقص دار را پر نمود و به تدريج نقص موجود اصلاح مي شود.

 

البته در حال حاضر روي اين گونه مواد، به خصوص در زمينه ي مهندسي بافت هايي مثل استخوان و غضروف و مواد مختلفي مثل PEG، دي آکريل آميد، آلژينات و غيره، کارهاي زيادي در حال انجام است.

[سیندخت 18,785]

کاربردهاي اسکفولدها

 

کاملترين حالت براي اسکفولد اين است که سلول دار شود. سپس اسکفولد سلول دار شده بايد وارد بدن شود. اما گاهي اوقات اين کار به اين نحو صورت نمي¬پذيرد از جمله اينکه:

 

1. اسکفولد را به صورت خالي وارد بدن مي نمايند.به علت اينکه داربست از جهت ساختار و ابعاد و جهت گيري به نحوي ساخته شده است تا با بافت آسيب ديده کاملاً هماهنگ باشد. در اين حالت کار داربست القا و اتصال بافت مي باشد.

2. گاهي پيوند سلولي يا cell transplantation انجام ميگيرد.

3. پيش رگزايي يا Prevascularization: گاهي هدف رگ زايي مي باشد. در اين موارد اولويت رگ زايي و سپس سلول دار شدن است.

4. پليمريزاسيون درجايگاه (Insito polymerization): گاهي نيز هدف پليمريزاسيون درجا مي¬باشد.

5. انتقال و رساندن مولکول هاي زيست فعال: هدف در اين روش نقل و انتقال مولکول¬ها زيست فعال مثل DNA، سايتوکين ها، فاکتورهاي رشد، آنتي بيوتيک ها و مواد ضد التهاب مي باشد.

[سیندخت 18,785]

تکنيک هاي ساخت اسکفولد

 

تکنيک هاي متعدد و متنوعي در ساخت اسکفولدها مورد استفاده قرار مي گيرد که در اينجا اشاره اي گذرا به آنها مي کنيم.

تکنيک الکترو اسپينينگ

 

از جمله تکنيک هاي متداول، تکنيک الکترو اسپينينگ مي باشد که کاربرد فراوان دارد و در آن از تکنيک هاي فناوري نانو در ساخت اسکفولدها استفاده مي شود.ساير تکنيک ها که جديدتر هستند وابسته به شبيه سازي هاي کامپيوتري هستند يعني به کمک کامپيوتر جهت گيري هاي بافتي را توسط اسکن هاي دقيق مورد بررسي قرار مي دهند، سپس با روش 3D printings (پرينت 3 بعدي) لايه هاي مختلف پليمر را روي هم مي چينند با در نهايت شکل و ساختار مناسب ايجاد شود.خوشبختانه پتنت ساخت اين دستگاه براي کشور ايران نيز اخذ شده است و متخصصان مهندس پزشکي ايران نيز در داخل کشور اين دستگاه را ساخته اند و با اين روش اسکفولدهايي تهيه شده است.مکانيسم کار دستگاه الکترواسپينينگ به اين نحو است که از يک ميدان الکتريکي با ولتاژ بالا استفاده مي شود. همچنين داراي محفظه اي مي باشيم که در آن محلول پليمري سازنده ي اسکفولد ريخته شده است. اين ماده تحت ميدان الکتريکي با ولتاژ بالا همانند الياف ريشه¬اي پراکنده شده و رشته هايي در ابعاد نانو از آن ايجاد مي شود. زيرا انرژي الکتريکي به کشش سطحي مايع پليمري غلبه مي¬نمايد و به جاي اينکه حاصل به صورت افشانه اي از قطره ها باشد، به صورت رشته اي خواهد بود. به مرور حلال تبخير مي¬شود و نهابتاً محصول يا نانوفيبرها از کالکتور قابل جمع آوري هستند.

 

روش solid free form

 

در اين روش يک نمونه به سرعت ساخته مي شود و طراحي مبتني بر مدل سازي کامپيوتري مي باشد. ساختارها روي هم چيده مي شود در نتيجه ساختارهاي 3 بعي منظمي ايجاد مي شود. براي اين کار از پرينت 3 بعدي استفاده مي شود. به اين منظور يک لايه پليمري را روي يک قالب مناسب که داراي شکل مناسبي است مي پاشند. يک غلطک وجود دارد که بر روي قالب حرکت مي کند. با حرکت اين غلطک، قطعاتي از پليمر با اشکالي منظم ايجاد مي شود و لايه لايه اين حالت تکرار مي شود تا لايه هاي اسکفولد ساخته شود.

 

منبع : تبیان