آشنایی با مفاهیم تخصصی درمهندسی بافت

ساخت میکروژل های حاوی سلولی با استفاده از تکنیک میکروفلوئیدیک

هرساله میلیون ها بیمار درسراسر دنیا از آسیب های بافتی رنج می برند. اگرچه پیوند عضو یک رویکرد مناسب برای درمان بسیاری از بیماری ها محسوب می شود، اما کمبود عضو اهدایی یکی از بزرگترین محدودیت ها در این زمینه می باشد. توسعه رویکرد مهندسی بافت، یک راه حل مناسب برای جایگزینی بافت های آسیب دیده فراهم نموده است. در حال حاضر یکی از رویکردهای کارآمد در مهندسی بافت، جداسازی و استفاده از سلول های شخص بیمار درون داربست های سه بعدی است که عملکرد ماتریس خارج سلولی بافت را تقلید می کند. این داربست های حاوی سلول، محیطی برای تولید بافت جدید فراهم می کنند و می تواند در ناحیه آسیب دیده بدن بیمار قرار گیرد تا ساختار و عملکرد بافت جدید را هدایت کند.

بین انواع مختلف داربست های مهندسی بافت، هیدروژل ها به دلیل مزایایی از قبیل شباهت به ساختار ماتریس خارج سلولی بافت های بدن و قابلیت تزریق مورد توجه قرار گرفته اند. با وجود این مزایا، انکپسوله کردن سلول ها درون هیدروژل های ماکروسکوپیک سبب کاهش تماس های سلولی و تبادل مواد غذایی می گردد. این مسئله می تواند با تشکیل میکرواسفیرهای هیدروژلی یا میکروژل ها حل شود که نسبت بزرگ مساحت سطح به حجم می تواند سبب بهبود انتقال آب و مواد غذایی شده و بهبود برهمکنش های سلول- ماتریس را سبب شود و درنتیجه موجب زنده مانی طولانی مدت سلول های انکپسوله شده گردد. میکروژل های حاوی سلول در کاربردهای مهندسی بافت به عنوان واحدهای سازنده برای شبیه سازی بافت های پیچیده، سیستم های هم کشتی برای توسعه مدل های سه بعدی اندام و ریزمحیط های کنترل شده برای هدایت تمایز سلول های بنیادی استفاده شده اند. در تمامی این کاربردها، کنترل بر اندازه و توزیع اندازه میکروژل ها دارای اهمیت است زیرا می تواند بر فنوتیپ سلول های انکپسوله شده موثر باشد. بین تکنیک های میکروساخت متنوع برای انکپسوله کردن سلول ها، تکنیک میکروفلوئیدیک می تواند سبب تولید سریع میکروژل های با توزیع اندازه یکسان بوسیله کنترل جریان مایعات غیرقابل امتزاج شود.

 

شکل1: کاربرد میکروژل های حاوی سلول با استفاده از تکنیک میکروفلوئیدیک برای ترمیم بافت.

 

پلی دی متیل سیلوکسان (PDMS) یکی از پرکاربردترین مواد برای ساخت ابزارهای میکروفلوئیدیک است که ویژگی هایی ازقبیل قیمت پائین، شفافیت و زیست سازگاری دارا می باشد. یک طراحی رایج برای سیستم های برپایه PDMS برای ساخت میکروژل، هندسه متمرکزکننده جریان (Flow-focusing geometry) است که در آن، یک فاز مایع پراکنده ازطریق کانال مرکزی جریان می یابد و یک فاز مایع پیوسته غیرقابل امتزاج ثانویه ازطریق دو کانال خارجی جریان می یابد. دراین نوع طراحی، فاز پراکنده حاوی محلول هیدروژل در ترکیب با سلول هاست درحالیکه فاز پیوسته شامل یک جریان روغن غیرقابل امتزاج است که یک نیروی برشی روی فاز پراکنده وارد می کند و آن را ازطریق یک درگاه باریک متمرکز می کند و درنتیجه با قطع متناوب جریان فاز پراکنده، سبب ایجاد قطرات امولسیونی متشکل از هیدروژل می شود. مهمترین مزیت این طراحی، امکان کنترل تعداد سلول های انکپسوله شده در هر میکروژل و قطر آن با تنظیم نرخ جریان روغن و هیدروژل است.

 

شکل2: سیستم های برپایه PDMS برای ساخت میکروژل با هندسه متمرکزکننده جریان

 

اگرچه سیستم های متمرکزکننده جریان، روشی منطقی برای ساخت میکروژل های کروی با توزیع اندازه یکنواخت است، اما برای ساخت هیدروژل های با اشکال پیچیده تر مناسب نمی باشد. به عنوان مثال، در یک لوبول کبدی که به عنوان واحد سازنده بافت کبد محسوب می شود، هپاتوسیت ها در یک ساختار طنابی شکل که سلول های اندوتلیال با یک توزیع سینوسی آن را احاطه می کند، آرایش می یابند. الگوی فضایی پیچیده ساختار طبیعی بافت بوسیله ابزارهای بر پایه PDMS با میکرو دریچه های پنوماتیکی (PDMS-based pneumatically-actuated microvalves) که می تواند بصورت انتخابی حرکت سیال را درون میکروکانال کنترل کند، می تواند دوباره ایجاد شود.

 

شکل3: سیستم های برپایه PDMS با میکرو دریچه های پنوماتیکی

 

یکی از مهمترین کاربردهای میکروژل ها، کپسوله کردن سلول ها برای کشت و تکثیر در محیط برون تن می باشد. ازآنجایی که یک محیط سه بعدی به شکل مناسب تری کنام طبیعی سلول را تقلید می کند، ماتریس های سه بعدی کاملا تعریف شده از نظر خواص فیزیکوشیمیایی برای کشت سلول در حالت برون تن ارجحیت دارند. هیدروژل های با ابعاد میکرون گزینه های جذابی هستند زیرا نه تنها تبادل مواد غذایی و ضایعات متابولیکی طی رشد سلول و توسعه بافت را ارتقا می بخشند، بلکه همچنین قادرند خواص فیزیکی و شیمیایی هیدروژل را تنظیم نمایند. به علاوه، درترکیب با تکنولوژی میکروفلوئیدیک، میکروژل های حاوی سلول با توزیع اندازه یکنواخت و خواص متناسب می تواند تولید شود تا به عنوان واحدهای کشت سه بعدی برای مطالعه چگونگی خواص ریزمحیطی متنوع و علائمی که سرنوشت سلول را تحت تاثیر قرار دهد بکار رود. سلول های بنیادی که قابلیت بالایی برای خودبازیابی و تمایز به رده های سلولی اختصاصی دارند، نقش عمده ای در ترمیم بافت و بازیابی عملکرد بافت ایفا می کنند. اما معمولا کنترل فاکتورهای ریزمحیطی بسیار تنظیم شده که مسیرهای تمایز اختصاصی را القا می کند دشوار است. بخصوص هنگامی که مقدار زیاد سازه های بافتی متشکل از سلول بنیادی مورد نیاز باشد. بنابراین یک رویکرد مقیاس پذیر برای دستکاری ریزمحیط سلول های بنیادی همراه با فاکتورهای رشد مهم مورد نیاز است. تکنیک میکروفلوئیدیک یک تکنیک فرآیند زیستی در مقیاس بالا است که نه تنها تبادل سریع مواد غذایی و ضایعات را تسهیل می بخشد؛ بلکه تنش های هیدرودینامیک طی بهم زدن در کشت سوسپانسیونی سلول های بنیادی را کاهش می دهد. به علاوه، توزیع اندازه یکنواخت قطره های میکروفلوئیدیکی بویژه در مهندسی بافت در مقیاس میکرونی اهمیت دارد که در آن اندازه اسفروئید بر رفتار سلول بنیادی و توانایی تمایز موثر است.

قطرات میکروفلوئیدکی امولسیونی دوفازی (Microfluidic double emulsion) ریزمحیط هایی کاملا تعریف شده و یکنواخت برای کشت سلول فراهم می کند که حاوی یک پوسته روغنی است که بعنوان یک سد انتخابی بکار می رود که جریان مواد غذایی، اکسیژن و کوچک مولکول ها از محیط خارجی را ممکن می سازد درحالیکه بیوماکرومولکول ها را در یک هسته داخلی حفظ می کند. در یک تحقیق از یک امولسیون دوفازی میکروفلوئیدیک بعنوان بیوراکتورهای کوچک برای تولید سریع اسفروئیدهای سلول بنیادی مزانشیمی انسانی استفاده شد که متعاقبا در میکروژل های آلژینات اصلاح شده با پپتید RGD کپسوله می شوند و اثبات شد که سبب بهبود تمایز استخوانی می شود (شکل 4-A). درمقایسه با روش های پیشین کشت بصورت امولسیون یک فازی آب در روغن(Water-in-oil (W/O) single-emulsion)، این رویکرد زنده مانی سلول های کپسوله شده را با ایجاد یک فاز آبی خارجی مضاعف به فاز روغنی که برای کشت سلول برای مدت زمان طولانی زیست سازگار نیست، افزایش می دهد. به علاوه، با تغییر دانسیته سلولی طی فرایند انکوپسوله کردن، اندازه اسفروئید می تواند دقیقا کنترل شود. بعنوان مثال، میانگین اندازه اسفروئید 36، 46، 62 و 84 میکرومتر با دانسیته های 2، 5، 10 و 20 میلون سلول به ازای هر میلیلیتر در قطرات امولسیون دوفازی با اندازه 200 میکرومتر می تواند بدست آید (شکل 4-B). به علاوه، یکی از بزرگترین مزایای این سیستم این است که تنها 150 دقیقه برای کپسوله کردن سلول ها درون اسفروئید ها (شکل 4-C) زمان می برد، درحالیکه تکنولوژی های دیگر تقریبا 1 تا 4 روز زمان نیاز دارد. اسفروئیدها، پس از تشکیل درون یک محلول حاوی یون های کلسیم ریخته  می شوند که سبب کراس لینک شدن سریع مولکول های آلژینات و متعاقبا تشکیل میکروژل می شود. ارزیابی تمایز استخوانی اسفروئیدهای سلول بنیادی مزانشیمی انسانی کپسوله شده در میکروژل های آلژیناتی نشان داد که آنها حاوی مقادیر بیشتر رسوب کلسیم و فعالیت بیشتر آلکالین فسفاتاز پس از 7 روز کشت بود (شکل 4-D) که نشان داد رفتار اسفروئیدها می تواند با تنظیم کردن ریزمحیط آن با استفاده از این سیستم کنترل شود. 

 

شکل 4: قطرات امولسیون دوگانه میکروفلوئیدیکی بعنوان بیوراکتورهای کوچک به منظور تولید سریع اسفروئیدهای سلول بنیادی مزانشیمی انسانی که متعاقبا در میکروژل های آلژینات- RGD کپسوله می شوند  و سبب افزایش تمایز استخوانی می گردند. (A) دیاگرام شماتیک تولید قطرات با روش امولسیون دوگانه و تشکیل متعاقب اسفروئید. دو ابزار متمرکز کننده جریان از جنس PDMS بصورت سریالی متصل می شوند. بدین صورت که اولین ابزار امولسیون های آب در روغن و ابزار دوم یک فاز خارجی آبی برای تولید امولسیون های آب/روغن/آب تولید می کند. سلول ها در قطرات امولسیونی دوگانه کپسوله می شوند که می تواند بصورت یک تک اسفروئید با یا بدون کپسوله کردن درون میکروژل آزاد شود. (B) قطر اسفروئیدها با اندازه گیری در دانسیته های مختلف سلول های کپسوله شده. (C) تشکیل اسفروئیدها در 150 دقیقه. (D) کنترل ریزمحیط برای کشت اسفروئید با استفاده از قطرات امولسیون دوفازی.

 

بافت ها ساختارهای سه بعدی متشکل از سلول ها و ماتریس خارج سلولی احاطه کننده آنها هستند. آرایش فضایی سلول نحوه تعامل با سلول های دیگر را تعیین می کند که متعاقبا بر انتقال سیگنال های مولکولی اثر می گذارد و در حرکت سلول و تشکیل مرزهای بافت ها موثر است. در نتیجه عملکرد بافت از عوامل مختلف ازقبیل پیام رسانی داخل سلولی و برهمکنش بین سلول ها و ماتریس خارج سلولی اطراف آنها تاثیر می پذیرد. بنابراین، به منظور ساخت بافت های مصنوعی که به شکل بهتری این محیط را شبیه سازی کند، روش هایی مورد نیاز است که بتواند بصورت فضایی چندین نوع سلول درون ماتریس خارجی زیست سازگار را آرایش دهد.

در یک پژوهش، از تکنیک میکروفلوئیدیک برپایه قطره (Droplet-based microfluidics) به منظور آرایش قابل کنترل داربست های میکروژلی هسته-پوسته (Core-shell) متشکل از یک هسته آبی حاوی سلول های هپاتوسیت و پوسته آلژیناتی حاوی سلول های فیبروبلاست استفاده شد. یک ابزار از جنس PDMS محدودکننده جریان به منظور تولید امولسیون های دوفازی آب-آب-روغن با چهار فاز استفاده شد: یک فاز داخلی متشکل از سلول های هپاتوسیت در محیط کشت سلول، فاز میانی متشکل از سلول های فیبروبلاست در ترکیب با محلول آلژینات و کلسیم-EDTA، یک فاز خارجی متشکل از روغن و یک فاز روغنی اضافه حاوی استیک اسید %15/0 که سبب آزاد شدن یون های کلسیم از کمپلکس کلسیم-EDTA شده و موجب تشکیل شبکه آلژیناتی کراس لینک شده می گردد (شکل 5-A و5- B). استحکام مکانیکی و قابلیت حمل میکروژل ها، آنها را قادر می سازد که در دمای C°80- نگهداری، در دمای C°37 دفریز و سپس بدون آسیب به ساختار وکاهش قابل توجه زنده مانی سلول ها، کشت دوباره شود (شکل 5-C). به منظور ارزیابی دارا بودن عملکرد اختصاصی بافت کبد، دو نمونه میکروژل با استفاده از میزان یکسان از سلول های هپاتوسیت در مرکز، یکی حاوی و دیگری فاقد سلول های فیبروبلاست در پوسته کشت شدند. استفروئیدهای با کشت همزمان هپاتوسیت و فیبروبلاست سبب افزایش ترشح آلبومین و سنتز اوره شدند (شکل 5-D)، که دو بیومارکر اصلی کبد محسوب می شوند. این نتایج پیشنهاد داد که این داربست های میکروژلی یک مدل کبدی برون تن مناسب است و می تواند در غربالگری های دارویی (Drug screening) مورد استفاده قرار گیرد.

 

شکل 5: (A) سازه میکروفلوئیدیکی سه بعدی متشکل از یک هسته آبی و یک پوسته هیدروژلی. (a) کراس لینک شدن شبکه آلژیناتی با آزاد شدن یون کلسیم از کمپلکس کلسیم-EDTA. (b) دیاگرام شماتیک ابزار از جنس PDMS. (c) ساخت قطرات هسته-پوسته با استفاده از امولسیون دوفازی آب/آب/روغن. (d) قطرات هسته-پوسته با توزیع اندازه یکنواخت تولید شده با استفاده از تکنیک میکروفلوئیدیک برپایه قطره. (B) آرایش همزمان هپاتوسیت ها در هسته و فیبروبلاست ها در پوسته که یک کبد مصنوعی در یک قطره تشکیل می دهد. زنده مانی سلولی با استفاده از رنگ آمیزی Calcein AM/EthD-1 مورد ارزیابی قرار گرفت. مقیاس: 100 میکرومتر. (C) کشت همزمان سلول های هپاتوسیت و فیبروبلاست در اسفروئیدهای هسته-پوسته. (D) آنالیز عملکرد اختصاصی کبد با هم کشتی هپاتوسیت/فیبروبلاست و کشت تنهای سلول های هپاتوسیت با سنجش ترشح آلبومین و سنتز اوره طی 7 روز.

 

تکنولوژی های موجود برای کپسوله کردن سلول ها درون هیدروژل های در ابعاد میکرون عموما به دلیل بالا بودن نسبت پلیمر به سلول، فاقد کنترل بر تاثیر ریزمحیط (کنام) اطراف سلول از قبیل خواص مکانیکی هیدروژل بر رفتار سلول می باشند. کپسوله کردن یک سلول منفرد در مورد جمعیت های سلولی ناهمگن از قبیل جمعیت سلول های بنیادی اهمیت می یابد. در برخی شرایط از قبیل تاثیر خواص مکانیکی بر پاسخ های بیولوژیک، بررسی روی یک سلول منفرد اهمیت دارد؛ در حالیکه هنگام ارزیابی پاسخ های میانگین از کل جمعیت سلولی خیلی از اثرات ممکن است نادیده گرفته شود. در یک مطالعه تحقیقاتی یک روش برپایه میکروفلوئیدیک برای کپسوله کردن سلول ها بصورت منفرد درون یک لایه 6 میکرونی از جنس آلژینات گزارش  شد. کپسوله کردن سلول های بنیادی بصورت منفرد در یک ابزار میکروفلوئیدی، ریزمحیط (کنام) اطراف سلول بنیادی را شبیه سازی می کند و بهترین روش برای ارزیابی سرنوشت سلول های بنیادی منفرد با درنظر گرفتن اثرات محیط سه بعدی اطراف آنهاست. دراینجا، میکروژل های آلژیناتی حاوی سلول توسط کلسیم محلول کراس لینک شدند.  بدین صورت که ابتدا با درمعرض قرار دادن سلول ها با سوسپانسیون نانوذرات کلسیم کربنات، جذب ذرات روی سطح سلول صورت می پذیرد که وابسته به غلظت نانوذرات است. پس از شست و شوی ذرات اضافه، سلول ها با محلول آلژینات ترکیب شدند و با استفاده از یک ابزار میکروفلوئیدیک یک امولسیون آب در روغن ایجاد شد که استیک اسید در فاز روغنی سبب آزاد شدن کلسیم از نانوذرات گردید (شکل6).

 

شکل6: کپسوله کردن سلول های منفرد در لایه های نازک ژل آلژینات. شکل شماتیک نشان دهنده مراحل مختلف فرآیند کپسوله کردن است. در مرحله اول (بخش بالایی شکل)، سلول ها با یک پیش ساز کراس لینک کننده که در اینجا نانوذرات کلسیم کربنات است و محلول پلیمری، پیش از تزریق به ابزار میکروفلوئیدیکی ترکیب می شوند تا یک امولسیون آب در روغن تشکیل شود. انتشاراستیک اسید از فاز روغنی به فاز آبی سبب تسریع آزاد شدن کلسیم محلول و کراس لینک شدن پلیمر می گردد. در این مطالعه، نانوذرات اضافه از سوسپانسیون سلولی پیش از ترکیب با محلول پلیمری در مرحله اولیه (بخش پایینی شکل) حذف می شوند که یک امولسیون متشکل از میکروژل های عمدتا حاوی سلول نتیجه می دهد.

 

با این فرضیه که یک ماتریس خارج سلولی مصنوعی مستعد به تخریب القا شده توسط خود سلول برای ارزیابی فرآیندهای سلولی از قبیل مهاجرت، اندام زایی یا تمایز ضروری می باشد، در پژوهش دیگری اثبات شد که قرارگیری یک سلول منفرد در مرکز یک محیط حساس به تخریب آنزیمی می تواند سبب تاخیر خروج سلول از درون میکروژل و اجازه برای ارزیابی های طولانی تر در محیطی مشابه محیط فیزیولوژیک باشد (شکل 7).

مطالعات آینده می تواند شامل مطالعه اثر طیف گسترده خواص مکانیکی و بیوشیمیایی ماتریس روی یک سلول منفرد و حتی مطالعه اثر حذف ارتباطات سلولی بر رفتار سلول در محیط سه بعدی نسبت به دو بعدی در تمایز سلول های بنیادی مزانشیمی به سمت استخوان یا بافت چربی باشد. همچنین تنظیم ابعاد، الاستیسیته و تخریب آنزیمی کنام سلول می تواند در کنترل دقیق زمان خروج سلول موثر باشد که می تواند دارای اثرات درمانی قابل توجهی باشد؛ در جایی که سلول های کپسوله شده  بصورت ایده ال طی مراحل اولیه حفاظت می شوند تا بصورت مناسب در محل پیوند تثبیت شوند و در زمان های آتی با سلول های میزبان تعامل پیدا کرده و در ترمیم و بازسازی بافت میزبان بکار می روند.

 

شکل 7: استراتژی برای ژل شدن در زمان مورد نظر ریزمحیط های سنتزی. (A) پلی اتیلن گلیکول 8 بازو عاملدار شده با دو نوع پپتید که تحت تاثیر آنزیم ترانسگلوتامیناز اتصال می یابند. ماتریس سنتزی بصورت کووالانت کراس لینک شده (TG-PEG hydrogel) بوسیله آنزیم MMP مترشحه از سلول تخریب می شود. (B) پیش ساز های ماتریس به علاوه HCl و EDTA، یک محلول رقیق سلول همراه با نانوذرات کلسیم کربنات و آنزیم غیرفعال بصورت جداگانه به چیپ میکروفلوئیدیک تزریق می شوند. (C) امولسیون نشان داده شده در کانال جمع آوری چیپ میکروفلوئیدیک.

 

داربست های حاوی سلول برای ترمیم بافت باید دارای زیست سازگاری ، تخریب پذیری کنترل شده، پایداری مکانیکی، اندازه یکنواخت، یک ریزمحیط سلولی هدایت کننده با نشانه های بیوفیزیکی و بیوشیمیایی و خواص انتقال جرم مناسب باشند. درترکیب با انتخاب هوشمندانه بیومواد، تکنولوژی های میکروفلوئیدیک می تواند برای تولید میکروژل های حاوی سلولی با اندازه یکنواخت و خواص بیوفیزیکی و علائم بیوشیمیایی قابل کنترل استفاده شود. این میکروژل ها می توانند به عنوان واحدهای سازنده ساختارهای بافتی با ابعاد میکرون با عملکردی مشابه بافت هدف بکار روند. با این وجود، پیش از پیوند میکروژل های میکروفلوئیدی بصورت کلینیکی باید بر چالش های متعدد غلبه شود.

یکی از نخستین نگرانی ها در این زمینه، نیاز به تولید زیاد سازه های بافتی در ابعاد میکرون است. بعنوان مثال، وزن میانگین کبد یک انسان بالغ حدود 56/1 کیلوگرم است که حاوی حدودا 139 میلیون سلول در هر گرم کبد است؛ که بدین معنی است تقریبا 220 بیلیون سلول برای بازسازی یک کبد عملکردی کامل مورد نیاز است. بافرض اینکه میکروژل های حاوی سلول می تواند با سرعت 1 کیلوهرتز و دانسیته متوسط کپسوله کردن 25 سلول به ازای هر میکروژل تولید شوند، برای تشکیل یک بافت کبدی کامل، تولید بی وقفه میکروژل از 100 ابزار میکروفلوئیدیک که به موازات کار کند باید به مدت یک روز کامل صورت پذیرد.

چالش دیگر در حوزه کاربرد میکروژل های حاوی سلول در ایمپلنت های بافتی، فقدان رگ زایی مناسب است. سازه های بافتی مقلد از سیستم های بیولوژیک باید از اجزای دقیقا سازمان یافته در ساختار سه بعدی تشکیل شوند. درنتیجه انواع مختلف سلول، ماتریس خارج سلولی و سیستم عروقی باید به شکل مناسب با یکدیگر تعامل یابند تا عملکرد طبیعی بافت را حفظ کنند. در این بین، یک ساختار عروقی در ابعاد میکرون برای بقا و حفظ عملکرد سازه های بافتی حیاتی می باشد؛ زیرا سلول ها به منظور تسهیل تبادل کارآمد موادغذایی و مواد زاید و همچنین انتقال فاکتورهای رشد و سیگنال های سلولی نیاز دارند در فاصله 200 میکرونی از عروق خونی باشند. بنابراین شبکه های عروقی سازمان یافته باید در میکروژل های حاوی سلول بکارگرفته شود. رگ زایی مناسب نیازمند الگوی فضای و مکانی دقیق انواع مختلف سلول و علائم شیمیایی است که سازمان یابی عروقی را کنترل می کند. روش های مختلف برای ساخت شبکه های عروقی در هیدروژل ها معرفی شده اند؛ از قبیل استفاده از ژلاتین به عنوان یک ماده حذف شونده برای تشکیل کانال های توخالی یا استفاده از قالب های PDMS برای تشکیل میکروکانال های پرشده با کلاژن که با سلول های اندوتلیال پر می شوند.

توسعه تکنیک های سلول زدایی از یک ارگان کامل طی دهه اخیر می تواند چالش رگ زایی را برطرف سازد و امکان ساخت میکروژل های میکروفلوئیدیک را فراهم سازد که بصورت بیشینه ساختار پیچیده و تشکیل یک بافت عملکردی را ممکن می سازد. پس از حذف اجزای سلولی و ایمونوژنیک، ماتریس خارج سلولی باقیمانده نه تنها سیگنال های بیولوژیکی مناسب را تامین می کند، بلکه ریزساختار بافت طبیعی شامل سیستم عروقی دست نخورده را حفظ می کند که می تواند به آسانی با سیستم عروقی بیمار یکپارچه شود. از آنجا که ترکیب ویژه و سازمانیابی ماتریس خارج سلولی وابسته به منبع بافتی است که ازآن ماتریس خارج سلولی استخراج می شود، استفاده از ماتریس خارج سلولی ویژه بافت بعنوان داربست برای کاربردهای ترمیم بافت ممکن است به سازه های بافتی مقلد از سیستم های بیولوژیک منتج شود که به شکل بهتری عملکرد بافت طبیعی را شبیه سازی می کند. بنابراین، می توان این رویا را داشت که بکارگیری ماتریس خارج سلولی سلول زدایی شده ویژه بافت در یک محلول پیش ساز هیدروژلی برای ساخت میکروژل های میکروفلوئیدیک می تواند علاوه بر حاوی بودن سلول های کپسوله شده درون یک ریزمحیط مناسب از نظر فیزیولوژیکی، دارای مزیت یکپارچگی توده سیستم عروقی با بافت اطراف باشد. در راستای پیشرفت در مهندسی بافت و تکنولوژی های میکروفلوئیدیکی، کاربرد کلینیکی میکروژل های میکروفلوئیدیکی حاوی سلول برای ترمیم بافت آینده روشنی دارند.

 

مراجع:

[1] Cell-laden microfluidic microgels for tissue regeneration

[2] Deterministic encapsulation of single cells in thin tunable microgels for niche modelling and therapeutic delivery

[3] Single cell-laden protease-sensitive microniches for long-term culture in 3D

 

نویسنده: پیام بائی- دانشجوی دکتری مهندسی بافت


نظر دادن

تماس

آدرس : بزرگراه رسالت- خیابان بنی هاشم- کوچه حافظ- پژوهشکده سلول های بنیادی
تلفن: 23562255(021)
ایمیل: eng.royan@gmail.com