داربست های طبیعی و مصنوعی در مهندسی بافت

داربست های بافتی در آسیب‌ بافت های بدن که مکانیسم‌هاى ترمیمی طبیعی قادر به بازسازى آن نیستند، استفاده می شود. داربست های بافتی بخش مهمی از مهندسی بافت هستند. داربست های بافتی سازه های سه بعدی زیست سازگاری هستند که می توانند از خواص Extracellular matrix (پشتیبانی مکانیکی، فعالیت سلولی و تولید پروتئین از طریق فعل و انفعالات بیوشیمیایی و مکانیکی) تقلید کنند و الگویی برای اتصال سلول ها ایجاد کرده و تشکیل بافت را در داخل بدن تحریک کنند.

سلول‌ها در سطح یا درون این داربست قرار دارند و به طور مداوم با آن در تعامل هستند. به علاوه، ماتریکس به عنوان مخزن آب، مواد مغذی، سایتوکین و فاکتور رشد نیز انجام وظیفه می‌کند. با در نظر گرفتن وضعیت طبیعی بافت ها در بدن، به راحتی می‌توان لزوم به کارگیری داربست در مهندسی بافت برای بازسازی آسیب های بافتی را درک کرد. در مهندسی بافت داربست به عنوان ماتریکس موقتی برای تکثیر سلول و تولید مواد زمینه ای عمل می‌کند. علاوه بر آن، می‌توان داربست بافتی را طوری طراحی کرد که رشد عروق به داخل بافت ترمیمی را تحریک کند.

داربست باید از خواص ماکروسکوپی و میکروسکوپی مناسبی برخوردار باشد. این خواص نه تنها روی حیات سلول، مسیرهای سیگنال دهی ، رشد، تکثیر و سازمان دهی آن ها تأثیر دارد بلکه در ارتباط با بیان ژن و حفظ فنوتیپ سلولی نیز موثر است.

مطالب مرتبط: داربست های مهندسی بافت – تمایز سلول های بنیادی مزانشیمی به غضروف

داربست بافتی برای رشد سلول‌ها تهیه شده و سپس عوامل رشد بر روی آن قرار می‌گیرد. پس از رشد مناسب سلول‌ها در فضای متخلخل داربست بافتی از محیط آزمایشگاه به درون بدن موجود زنده منتقل می‌شود. به تدریج رگ‌ها به داربست نفوذ می‌کنند تا بتوانند سلول‌ها را تغذیه نمایند. وظیفه عمده یک داربست بافتی هدایت رشد و مهاجرت سلول‌ها از بافتهای مجاور به سمت موضع معیوب یا تسهیل رشد سلول‌های کاشته شده بر روی داربست پیش از پیوند می‌باشد. مطلوب است که سطح از نظر شیمیایی برای چسبندگی و تکثیر سلولی مساعد باشد. قطر بالای حفره ها و ارتباط زیاد حفره ها برای تشکیل بافت و انتقال مواد مغذی و پسماندهای متابولیک ضروری است.

ویژگی های داربست های بافتی مناسب

زیست سازگاری داربست های بافتی

 شاید مهمترین ویژگی داربست مهندسی بافت زیست سازگاری آن باشد. داربست بافتی با قرار گرفتن در محیط نباید سبب التهاب شده و مثل یک ماده سمی عمل کند. اگر چنین باشد، سبب مرگ سلولی و وخیم تر شدن وضعیت ضایعه خواهد شد. داربست های بافتی باید بتوانند با بافت میزبان پیوند شوند بدون اینکه پاسخ ایمنی ایجاد کنند.

تخلخل داربست های بافتی

 داربست بافتی باید دارای حفرات باز و به هم پیوسته ای بوده و نسبت سطح به حجم در آن‌ها بالا باشد تا بتوانند رشد سلولی را حمایت کرده و توزیع سلول‌ها را در سراسر ساختار تخلخل فراهم و تشکیل عروق در سازه را تسهیل کنند. حفرات داخل داربست و ارتباط بین آن ها برای انتشار صحیح مواد مغذی و گازها و خروج مواد زاید اهمیت دارد.

اندازه حفره ها در داربست های بافتی

اندازه حفره ویژگی مهمی است، چرا که اگر حفره های داربست خیلی کوچک باشد، با بارگذاری سلول ممکن است مسدود شود و در نتیجه راه نفوذ سلول مسدود می‌شود و نیز تولید ماتریکس و رگ زایی مختل می‌شود.

وجود حفره های بزرگ این مزیت را دارد که در آن نسبت سطح به حجم بسیار بالاست. در نتیجه رشد بافت از سمت بافت میزبان به داخل داربست بافتی و نیز ورود رگ ها به داخل آن تسهیل می‌شود. باید در نظر داشت که هر چه اندازه حفره ها بزرگ باشد، خواص مکانیکی کاهش می یابد و در نتیجه از سازه ساخته شده نمی‌توان در مناطقی که به استحکام نیاز است، استفاده کرد.

مطالب مرتبط: اهمیت رده های سلولی در درمان سرطان – رده های سلولی در آزمایشگاه کشت سلول

خواص سطحی

خواص سطحی داربست هم از لحاظ شیمیایی و هم از لحاظ توپوگرافی سطح، می‌تواند اتصال سلولی و تکثیر آن را تحت تأثیر قرار دهد. خواص شیمیایی با توانایی سلول‌ها در چسبیدن به مواد در ارتباط است.

تجزیه پذیری

تجزیه پذیری یکی از ویژگی هایی است که در طراحی داربست برای مهندسی بافت می بایست مدنظر باشد. در واقع یکی از اهداف به کارگیری داربست در مهندسی بافت پر کردن موقتی نقص بافت موردنظر است. داربست باید به مرور زمان و با بازسازی بافت تجزیه شود تا فضای لازم برای رشد بافت طبیعی فراهم شود. سرعت تجزیه داربست باید با سرعت رشد بافت جدید هماهنگ باشد. به طوری که وقتی محل آسیب کاملا بازسازی شد، داربست کاملا تجزیه شده باشد. این سبب می‌شود در انتها، نقص بافتی از بافت طبیعی پر شود و بیو ماده تجزیه شده از بدن خارج گردد. محصولات حاصل از تجزیه شدن داربست ها می بایست زیست سازگار باشند.

خواص مکانیکی

یافتن مواد مصنوعی که خواص مکانیکی مشابه با بافت موردنظر داشته باشد، کار بسیار سختی است. بنابراین، محقق باید با نهایت دقت و آگاهی داربست مناسب را انتخاب کند.

انواع داربست های مهندسی بافت

هیدروژل ها

این داربست‌ها از نوع داربست‌های قابل تزریق هستند. هیدروژل‌ها گروهی از شبکه‌های پلیمری هستند که زنجیره‌های آن با اتصالات عرضی به یکدیگر وصل شده و به دلیل خصوصیات یونی یا داشتن گروه‌های عاملی در ساختار پلیمر قابلیت ایجاد حفره‌هایی با قابلیت جذب آب زیاد و تورم را داراست. تورم هیدروژل‌ها در اثر تغییر شرایط PH , دما، قدرت یونی و جریانات مغناطیسی اتفاق می‌افتد

ماتریکس متخلخل سه بعدی

این نوع داربست، یک ساختار متخلخل با منافذ بهم پیوسته‌است که اجازه کشت متراکم سلول‌ها و رشد بافت را می‌دهد. در انواع داربست‌های سه بعدی می‌توان با کنترل اندازه، تعداد و بهم پیوستگی حفرات، میزان تخلخل را کنترل نمود.

ریزگویچه ها

این داربست ها نیز جزئی از داربست های قابل تزریق می باشند. ریز گویچه‌ها همچنین به عنوان مواد پرکننده برای جایگزینی حجم بافتی که به دلیل بیماری، آسیب یا پیری از دست رفته‌است هدف قرار می‌گیرند.

مش یا تور های نانولیفی

این نوع داربست با روش الکتروریسی و خود آرایی تولید می‌شود و به دلیل ساختار لیفی نانومتری و نیز یکنواختی، به هم پیوستگی و در صد بالای تخلخل، همانندی خوبی با محیط فیزیولوژیکی بدن ایجاد می‌کند.

مواد مورد استفاده در مهندسی بافت

فلزات، سرامیکها، شیشه های زیست فعال، پلیمرها (طبیعی و سنتزی)، آلیاژ، کامپوزیت

مطالب مرتبط: ایجاد مدل زخم – سلول های بنیادی مزانشیمی
خدمات مرتبط: بافت‌ شناسی، مهندسی بافت و رنگ آمیزی های پاتولوژی – تولید داربست های مهندسی بافت