21 ص
تولید داربست های پیلمری:جداسازی فاز
PROCESSING OF POLYMER SCAFFOLDS : PHASE SEPARATION
رویون ژانگ و پیتر – اکس – ما
این فصل شامل روش های جدید آماده سازی داربست های پلیمر زیست تخریب پذیر مصنوعی ازمحلول های پلیمر از طریق جداسازی فاز است. همچنین قراردادهای مختلف ساخت داربست های بسیارمتخلخل مرتبط با فرآیندهای مختلف جداسازی فاز را دربر می گیرد. بلورینگی حلال در محلول پلیمرموجب جداسازی فاز مایع – جامد می گردد. اسفنج بدست آمده در اثر فرآیند جدا سازی فاز مایع – جامد دارای مورفولوژی لوله ای شکل ناهمگون با یک ساختار نردبانی شکل داخلی است. اسفنج فوق با شبکه ای از خلل و فرج های پیوسته توسط القای گرمایی جدا سازی فاز مایع – مایع ایجاد میشود. ماتریس رشته ای مصنوعی با فیبرهایی با قطری به مقیاس نانومتر توسط فرایند القای گرمایی انعقادthermally induced gelation process)) تهیه می شوند. ماتریس های نانو رشته ای با ساختار ماکرو متخلخل بوسیله ترکیب روش پالایش پروژن و فرآیند القای گرمایی ژلاتین بدست می آیند. اسفنج های متخلخل پلیمرهای زیست تخریب پذیر و آپاتیت های استخوانی معدنی شکل توسط فرآیند جدا سازی فاز مایع – جامد و فرآیند زیست تقلیدی تهیه می شوند.
مهندسی بافت یک روش نوید بخش را در تولید گزینه های بیولوژیکی برای کاشتنی ها و پروتزها ارائه می دهد. در این روش وجود یک داربست بسیار متخلخل جهت استقرار سلولها و هدایت رشد آنها و بازسازی بافت در سه بعد الزامی است. پلیمرهای زیست تخریب پذیر مصنوعی مانند پلی – ال – لاکتید اسید (PLLA)، پلی گلیکولیک اسید (PGA) و پلی دی، ال – لاکتیک اسید – کو – گلیکولیک اسید (PLGA) به طور گسترده به عنوان داربست هایی برای فراکاشت سلول و مهندسی بافت بکار برده می شوند. روشهای مختلفی برای تهیه داربست های بسیار متخلخل از این پلیمرهای زیست تخریب پذیر ارائه شده اند. پالایش ذره ای یک روش تایید شده برای ساخت اسفنج های متخلخل در مهندسی بافت است. تکنولوژیهای بافت به طور گسترده در ساخت چهار چوبهای قابل بافت و غیر قابل بافت زیست تخریب پذیر برای مهندسی بافت بکار برده می شوند.
16 ص
تولید داربست های پلیمری: پردازش اسفنج گازی
PROCESSING OF POLYMER SCFFOLDS : GAS FOAM PROCESSING
توماس- پی- ریچارد سون، مارتین-سی- پیترز و دیوید- جی- مونی
مهندسی بافت وعده بزرگ تهیه اندام های کاملاً عملیاتی برای رفع مشکل کمبود عضو اهدایی را داده است. روش های متداول آزمایشگاهی تشکیل این گونه بافت ها را معمولاً از دستگاههای مختلط (هیبرید) شامل داربست های پلیمری زیست تخریب پذیر و سلول های این بافت ها استفاده می کنند. روش های متعددی در شکل دهی و پردازش پلیمرها برای استفاده در مهندسی بافت توسعه یافته است که هر فرایند مجزای آن، دارای ویژگی و عملکرد منحصر به فردی در تشکیل داربست های مهندسی بافت است. با توجه به این روش ها، پیشرفت های قابل ملاحظه ای در حال شکل گیری است که یکی از مهمترین آنها اسفنج سازی گازی است. اسفنج سازی گازی به دلیل قابلیت تخلخل پذیری بالای اسفنج های داربست پلیمری بدون به کارگیری دمای بالا یا حلال های ارگانیک (آلی) حائز اهمیت است. با حذف شرایط دمای بالا و حلال های آلی می توان مولکولهای زیست فعال بزرگ حاوی فاکتورهای رشد را با حفظ فعالیت زیستی در پلیمر مجتمع ساخت. (داربست های پلیمری را میتوان به عنوان حامل مواد مورد نیاز پروتئین ها برای ایجاد پاسخ سلولی (برای مثال، جابجائی، (مهاجرت) و تکثیر) و بستری برای چسبندگی سلول قلمداد کرد که هر دو برای رشد بافت های آزمایشگاهی بسیار مهم هستند. فعالیت آزمایشگاهی ما بر استفاده از این روش در پردازش کوپلیمرهای اسیدهای لاکتیک و گلیکولیک و کپسوله کردن پروتئین ها و پلاسمید DNA کد کننده پروتئین ها برای تغییر رفتار سلولی مورد نظر مهندسی بافت متمرکز می شود. این فصل نظریه و روند اسفنج سازی گازی را با ملاحظه جنبه عملی پردازش اسفنج مورد بحث قرار می دهد.
-پیشگفتار
اهداف مهندسی بافت فراهم سازی اندام های کارآمد یا جایگزینی قسمتی از بافت برای بیمارانی با ضعف (از کار افتادگی) اندام، آسیب یا بیماری وخیم است. محققان برای تهیه و تأمین جایگزین هایی کارآمد برای بافت، اقدام به تهیه پلیمرهایی نموده اند که در آنها گونه های سلولی متفاوت (مثل سلولهای استخوان زا و غضروف زا و غیره) را کشت داده اند؛ و بدین منظور کلیه رهیافت های مبتنی بر آزمونهای داخل بدن و یا خارج بدن موجود زنده (in vivo , in vitro) مد نظر قرار گرفته است. علاوه بر این، پیشرفت های قابل ملاحظه ای در استفاده از ترکیباتی که سبب تحریک بافت خود شخص گیرنده در پاسخ به دستگاه شده و تولید بافتی که تقریباً عملیات معادل بافت صدمه دیده یا غایب را انجام می دهد صورت گرفته است.
21 ص
PROCESSING OF POLYMER SCAFFOLDS : POLYMER – CERAMIC COMPOSITE FORMS
کاتو- تی – لاورن سین، هلن، اچ – لو، و یوسف خان
پلیمرها و سرامیک ها به طور جداگانه یا ترکیبی به شکل مکمل یا گزینه ای برای نسج آلوگرفت و زنوگوفت به عنوان جایگزین بافت سخت در کاربردهای دندانی و ارتوپدی بکار برده می شوند، و از آنجا که هر ماده خصوصیات ذاتی خود را دارد، برای کاربردهای خاصی مناسب خواهد بود. چندین پلیمر زیست تخریب پذیر در پروژههای تحقیقاتی و استفادههای بالینی برای کاربردهای ماهیچه ای – اسکلتی مورد آزمایش قرار گرفته اند. پلی ارتو استرها، پلی انیدریدها، پلی فسفازن ها و پلی آمینواسیدها همگی به عنوان جایگزین های استخوانی به واسطه تخریب پذیری منحصر به فرد و خصوصیات مکانیکی شان امتحان شده اند.
پلیمرهای تخریب پذیر خانواده پلی - هیدروکسی اسید شامل پلی لاکتیک اسید (PLA)، پلی گلیکولیک اسید (PGA) و کوپلیمر آن پلی لاکتیک – کو-گلیکولیک اسید (PLAGA) به طور گسترده به عنوان صفحات تثبیت، پیچ ها و پین ها و همچنین دستگاههای رهایش دارو و داربستهای مهندسی بافت مورد استفاده قرار میگیرند. سرامیک های مختلفی وجود دارند که به تنهایی یا به همراه پلیمر ها برای کاربردهای ارتوپدی ازجمله تری کلسیم فسفات، تتراکلسیم فسفات، هیدرو کسی آپاتیت و کامپوزیت های پایه مواد زیست فعال، بکار برده می شوند. این سرامیک ها با پلیمرهای تخریب پذیر و تخریب ناپذیر مختلفی ترکیب می شوند تا سبب اصلاح استحکام پلیمرها، چسبندگی به استخوان، تخلخل، و قابلیت تحریک درون رشد استخوان گردند. یک ار مطلوب ترین این ترکیبات، ترکیب PLAGA و هیدروکسی آپاتیت به شکل یک کامپوزیت چند کاره قابل استفاده در مهندسی بافت است با توجه به این موضوع، سه روش مختلف برای ایجاد داربست کامپوزیت PLAGA و هیدروکسی آپاتیت بیان میشود: فیلم پلیمر – سرامیک تولید شده توسط روش قالب گیری حلال، ساختارهای پلیمر- سرامیک سنتز شده توسط روش تجمع حلال و ساختارهای پلیمر- سرامیک سنتز شده با استفاده از روش ژل – ریز (ریزدانه).
مهندسی بافت را می توان به شکل کاربرد بیولوژیکی، شیمیایی و اصول مهندسی در جهت ترمیم، مرمت یا بازسازی بافت های زنده با استفاده از بیومواد، سلولها و فاکتورها به تنهایی و یا بصورت ترکیبی مورد استفاده قرارداد. هم سرامیک ها و هم پلیمرها دارای خصوصیات ذاتی کاملاً مجزایی بوده و هر یک از آنها بطور گسترده در شکل بیو مواد در بازسازی بافت های زنده بکار گرفته می شوند، که این کاربردها به خوبی در مدارک موجود ارائه شده است. برای مثال ، سرامیک ها در ترمیم بافت سخت از جمله کاربردهای ماهیچه ای – اسکلتی و دندان استفاده می شوند. پلیمرها نیز بطور گسترده در کل بدن به شکل جایگزین های موقت و دائم برای شریان ها استخوانها، و مفاصل و بازسازی پلاستیکی و غیره بکار می روند.
پیش گفتار :
یکی از معضلات بزرگی که علم پزشکی از دیرباز با آن درگیر بوده است، ارائه درمانی قطعی برای بازسازی بافت های از کار افتاده و یا معیوب است. متداول ترین شیوه در درمان این نوع بافت ها، روش سنتی پیوند است که خود مشکلات عدیده ای را به دنبال دارد. از جمله این مشکلات می توان به کمبود عضو اهدائی، هزینه بالا و اثرات جانبی حاصل از پیوند بافت بیگانه Allograft)) که مهمترین آنها همان پس زنی بافت توسط بدن پذیرنده است اشاره کرد. این محدودیت ها دانشمندان را بر آن داشت تا راه حلی مناسب برای این معضل بیابند.
مهندسی بافت با عمر حدوده 1 ساله خود روشی نوید بخش در تولید گزینه های بیولوژیکی برای کاشتنی ها (Implants) و پروتزها ارائه کرده و وعده بزرگ تهیه اندام های کاملاً عملیاتی برای رفع مشکل کمبود عضو اهدائی را می دهد. اهداف مهندسی بافت فراهم سازی اندام های کارآمد یا جایگزین های قسمتی از بافت برای بیمارانی با ضعف یا از کارافتادگی اندام و یا بیماری های حاد است که این امر با استفاده از روشهای درمانی متنوع اندام مصنوعی- زیستی تحقق می یابد. بنا به تعریف، مهندسی بافت رشته ای است که از ترکیب علم بیولوژی مواد و علم مهندسی یا به عبارتی Biotech جهت بیان ارتباطات ساختاری بافت های فیزیولوژیکی و طبیعی پستانداران در راستای توسعه روش های نوین ترمیم بافت و جایگزین سازی بافت، توسعه یافته است. مهندسی بافت شامل مباحثی نظیر ترکیبات نوین سلول ها، بیومواد غیرسلولی، داروها، فرآورده های ژنی یا ژن هایی می باشد که قابل طراحی، تشخیص و ساخت بوده و امکان رهایش آنها به طور همزمان یا ترتیبی به عنوان عامل های درمانی میسر باشد. اگرچه داروها یا بیومواد غیر سلولی به مواد بسیاری اطلاق می گردد اما درمان های منهدسی بافت در واقع منحصر به فرد هستند.
فهرست مطالب :
پیشگفتار
نتایج قانونمند و استاندارد شده
گزینش و جداسازی سلول
تولید داربستهای پلیمری : قالب گیری حلال
تولید داربستهای پلیمری : لایه سازی غشاء
تولید داربستهای پلیمری : انجماد – خشک سازی
تولید داربستهای پلیمری : اشکال کامپوزیت پلیمر- سرامیک
تولید داربستهای پلیمری : جداسازی فاز
تولید داربستهای پلیمری : پلیمریزاسیون (بسپارش)
تولید داربستهای پلیمری : پردازش اسفنج گازی
بر هم کنشهای سلولی سطح مصنوعی : بیومواد خود مجتمع
بر هم کنشهای سلولی سطح مصنوعی : چسبندگی سلول هدف
این فایل درقالب ورد و قاب ویرایش در 230 صفحه می باشد.
پایان نامه ساخت داربست های مهندسی بافت به روش Gas Foaming
پیش گفتار
یکی از معضلات بزرگی که علم پزشکی از دیرباز با آن درگیر بوده است، ارائه درمانی قطعی برای بازسازی بافت های از کار افتاده و یا معیوب است. متداول ترین شیوه در درمان این نوع بافت ها، روش سنتی پیوند است که خود مشکلات عدیده ای را به دنبال دارد. از جمله این مشکلات می توان به کمبود عضو اهدائی، هزینه بالا و اثرات جانبی حاصل از پیوند بافت بیگانه Allograft)) که مهمترین آنها همان پس زنی بافت توسط بدن پذیرنده است اشاره کرد. این محدودیت ها دانشمندان را بر آن داشت تا راه حلی مناسب برای این معضل بیابند.
مهندسی بافت با عمر حدوده 1 ساله خود روشی نوید بخش در تولید گزینه های بیولوژیکی برای کاشتنی ها (Implants) و پروتزها ارائه کرده و وعده بزرگ تهیه اندام های کاملاً عملیاتی برای رفع مشکل کمبود عضو اهدائی را می دهد. اهداف مهندسی بافت فراهم سازی اندام های کارآمد یا جایگزین های قسمتی از بافت برای بیمارانی با ضعف یا از کارافتادگی اندام و یا بیماری های حاد است که این امر با استفاده از روشهای درمانی متنوع اندام مصنوعی- زیستی تحقق می یابد. بنا به تعریف، مهندسی بافت رشته ای است که از ترکیب علم بیولوژی مواد و علم مهندسی یا به عبارتی Biotech جهت بیان ارتباطات ساختاری بافت های فیزیولوژیکی و طبیعی پستانداران در راستای توسعه روش های نوین ترمیم بافت و جایگزین سازی بافت، توسعه یافته است. مهندسی بافت شامل مباحثی نظیر ترکیبات نوین سلول ها، بیومواد غیرسلولی، داروها، فرآورده های ژنی یا ژن هایی می باشد که قابل طراحی، تشخیص و ساخت بوده و امکان رهایش آنها به طور همزمان یا ترتیبی به عنوان عامل های درمانی میسر باشد. اگرچه داروها یا بیومواد غیر سلولی به مواد بسیاری اطلاق می گردد اما درمان های منهدسی بافت در واقع منحصر به فرد هستند.
داربست مهندسی بافت
در مهندسی بافت، سلول ها بر روی یک بستر از جنس پلیمر زیست تخریب پذیر بسیار متخلخل استقرار یافته، رشد و تکثیر می یابند. روند رشد این سلول ها در جهت بازسازی بافت در سه بعد است. یکی از اساسی ترین قسمت های مهندسی بافت، داربست های زیست تخریب پذیر هستند که تحت نام Scaffold شناخته می شوند. این داربست ها در حقیقت بستری متخلخل با ساختاری شبیه به ماتریس برون سلولی بافت (ECM) هستند که رشد سلول را به سمت تشکیل بافت مورد نظر جهت می دهند. از آنجا کلیه سلول های بدن به غیر از سلول های سیستم خون رسانی و بافت های جنینی خاص بر روی ECM رشد می کنند، ایجاد یک بستر مصنوعی در محیط in vitro بسیار اهمیت دارد. با رشد سلول ها بر روی داربست، داربست تخریب می شود. جنس این داربست ها پلیمر و در بعضی موارد کامپوزیت پلیمر- سرامیک است. پلیمر های متداول مورد استفاده در مهندسی بافت در جدول 1 آورده شده است.
پر استفاده ترین پلیمر ها در مهندسی بافت پلیمرهای خانواده پلی- هیدروکسی اسید شامل PGA , PLA و PLGA هستند که به طور گسترده به عنوان داربست مورد استفاده قرار می گیرند. داربست های کامپوزیت پلیمر-سرامیک در موارد ارتوپدی استفاده شده و از مهمترین سرامیک های به کار رفته در آنها می توان به تری کلسیم فسفات، تتراکلسیم فسفات و هیدورکسی آپاتیت اشاره کرد. علت به کارگیری سرامیک ها در داربست، افزایش استحکام پلیمر، چسبندگی به استخوان و قابلیت تحرک رشد درون استخوان است. بهینه ترین کامپوزیت در این مورد ترکیب PLGA و هیدروکسی آپاتیت شناخته می شود.
مکانیزم تخریب PGA , PLA و کوپلیمر های آنها بر اساس هیدرولیز تصادفی باندهای استری زنجیره پلیمری است. محصول نهایی این تخریب آب و است که به آسانی از بدن دفع می شوند. یک داربست ایده آل باید دارای تخلخل مناسب برای انتشار مواد غذایی بوده و امکان پاکسازی مواد زائد را داشته و دارای پایداری مکانیکی مناسبی جهت تثبیت و انتقال بار باشد. علاوه بر این، شیمی سطح ماده باید چسبندگی سلول و علامت دهی داخل سلولی (intracellular signaling) را به نحوی ارتقاء دهد که سلول ها فنوتیپ طبیعی خودشان را بروز دهند. برای رشد سریع سلول، داربست باید دارای میکروساختار بهینه باشد، فاکتورهای مهم یک داربست عبارتند از اندازه خلل و فرج، شکل و مساحت ویژه سطح. خلل و فرج موجود در داربست در حقیقت مسیرهای غذارسانی سلول ها و دفع پسماندهای سلولی هستند. برای مثال خلل و فرج بهینه برای رشد سلولهای فیبروبلاست درون رست ، خلل و فرج مناسب برای بازسازی پوست یک پستاندار بالغ 30-350 , 20-125 برای بازسازی استخوان است. بنابراین هدف اصلی در ساخت داربست، کنترل دقیق اندازه خلل و فرج و تخلخل است. مورد دیگر نحوه ایجاد چسبندگی مناسب سلول به سطح داربست است که در این مورد هم شیوه های متفاوتی به کار برده می شود، یکی از ساده ترین شیوه ها به کارگیری رشته های کوچک پپتیدی در پروتئین های ECM است که به عنوان واسطه مسئولیت چسبندگی سلول به بیومواد را بر عهده دارند. اجزاء گوناگون سرم قابل حل (پروتئین ها، پپتیدها) و رشته RGD برای تسهیل چسبندگی سلول شناخته شده اند.
فهرست
عنوان
صفحه1
5
35
72
84
106
121
142
162
176
192
216