مهندسی بافت ( 5 )

مهندسی بافت هم اکنون در زمینه های مختلف درمانی و تحقیقات بالینی کاربردهای خود را به اثبات رسانده است. یکی از بافت هایی که هم اکنون در بازار وجود دارد، پوست مهندسی شده است.  همچنین فاکتورهای رشد Integra  Drmagraft- EpiD ex ، Xenoderm و Alloderm نیز اخیراً ساخته شده اند.

همچنین کبد، اندودرم، مزودرم، پانکراس، ماهیچه، دریچه ی قلب، خون و ... در حال تولید می باشند.

نانو فناوری در زمینه ی مهندسی بافت کاربرد های بسیاری دارد. کاربردهای نانوفناوری را در سه بخش زیر که نانوفناوری نقش مثبت ایفا می نماید می توان بررسی کرد.

1.  اسکفولدهای ساخته شده با بیومواد (Biomaterial Scaffold)

2. مهندسی رفتارهای سلول (cellular behavior engineering)

3. ساخت و دستورزی روی بیومولکول ها (Biomolecular manipulation)

نقش نانو در زمینه ی اسکفولد بسیار ارزشمند است زیرا ساختارهای نانویی مولکول ها بسیار نزدیک به ساختارهای طبیعی بدن هستند در نتیجه در هنگام استفاده از آنها، نتایج حاصله بهتر خواهد بود.

از مواردی که در این زمینه نانوفناوری به خدمت گرفته می شود می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• اولین کاربرد مربوط به بکارگیری الکترواسپینینگ است که الیاف نانویی را از محلول پلیمری ایجاد می کند.

• خود منتاژی (Self assembly):  برخی مولکول های خاص نظیر پپتیدها و پروتئین ها یک سری اتصالاتی را با اسکفولد برقرار می کنند که به صورت خود به خودی می باشد. در راستای تکنیک های خود منتاژی می توان از بیوماتریکس استفاده کرد. برای مثال می توان از فیبرونکتین و لامینین و ... که در ماتریکس خارج سلولی موجود هستند، در ساخت اسکفولد استفاده نمود تا عمل انتقال پیام (signaling) تقویت شود. می توان در سطح اسکفولد لیگاندهای مختلف را قرار دهیم. این لیگاندها می توانند ارگانیک و یا غیر ارگانیک باشند. سپس پروتئین های خاصی را روی آن قرار می دهیم. نهایتاً سلول خاصی را می توان به لیگاند اتصال داد یعنی اتصال به  یک سری از سلول ها توسط اسکفولد هدفمند و جهت داده شده می شود.

• اسکفولدهای هوشمند (Smart Scaffold):  این نوع از داربست ها قابلیت پاسخگویی به محرک های مختلف را دارند. از این ساختارها می توان جهت بررسی تاثیر سلول در فرایند مهندسی بافت به عنوان القا کننده و پاسخ هایی که تحت تاثیر pH ، دما، محرک و ... می دهند، استفاده نمود.

• الگوسازی (patterning):  ایجاد الگوی مناسب در  اسکفولد توسط میکروفابریکیشن و نانو فابریکیشن انجام می شود. در این حالت الگوهای متفاوتی را دارا هستیم برای مثال الگوی لانه زنبوری برای ترمیم شبکیه و سلول های عصبی مناسب می باشد زیرا جهت گیری مناسبی را برای سلول ها فراهم می آورد.

• نانو حسگرها (nanosensor):  ساختارهایی هستند که برای اندازه گیری آزاد شدن یک مولکول یا یون خاص طراحی شده اند و سیگنالی از بیرون گرفته می شود تا در پاسخ به آن یک عمل آزادسازی داشته باشیم.

• نانو ربات های نظافتچی (sweeping vehicle):  یک سری نانوربات ها هستند که سلول های عفونی شده را شناسایی کرده و آنها را، با مکانیسمی شبیه به جارو کشی، از اسکفولد حذف می نمایند.

• انتقال دارو (Drug Delivery)  با استفاده از یک سری ناقل های نانوکامپوزیت یا نانوژل و ... دارو و مواد مورد نیاز را به اسکفولد و سلول های هدف منتقل می کنند. همچنین با استفاده از این تکنیک ها می توان DNA را نیز به داخل اسکفولد هدایت کرد.

در این زمینه هر آنچه که در مورد اسکفولد قادر به انجام بودیم در مورد سلول ها نیز می توان انجام داد. برای این کار می توان از مهندسی ژنتیک و نانو فناوری استفاده نمود. به این ترتیب که بر روی سطح سلول، لیگاندها و مولکول های خاصی را ایجاد نمائیم تا بتوانیم آنها را وادار به بروز اثر مناسب نمائیم.

سمانه سادات عنایتی

بخش دانش و زندگی تبیان

منابع:

Audrey Frenot, IoannisS. Chronakis. Polymer nanofibers assembled by electrospinning. Current Opinion in Colloid and Interface Science 8 (2003) 64–75.

Kristi S. Anseth, et al, In situ forming degradable networks and their application in tissue engineering and drug delivery. Controlled Release 78 (2002) 199 –209.

Kytai Truong Nguyen, Jennifer L. West. Photopolymerizable hydrogels for tissue engineering applications. Biomaterials 23 (2002) 4307–4314.

Vacanti JP, Langer R. Tissue engineering: the design and fabrication of living replacement devices for

surgical reconstruction and transplantation. Lancet 1999;354:S132 – 4