مهندسي بافت

مهندسي بافت رشته اي در ارتباط با رشته هاي مختلف علمي است كه اصول و روش هاي مهندسي وعلوم زيست شناسي را براي توليد و توسعه جايگزين هاي زيستي به كار مي گيرد. اين جايگزين ها مي توانند بافت را به حالت طبيعي برگردانند، آن را حفظ كنند يا عملكرد بافت را بهبود بخشند‎.‎

‏ تاثير بالقوه اين رشته در آينده بسيار وسيع تر است. بافت هاي مهندسي شده مي توانند نياز به جايگزيني بافت را كاهش دهند و توليد داروهاي درمان كننده بيماران را افزايش دهند و به طور كلي نياز به پيوندهاي اندامي را برطرف سازند.‏

‏ هدف مهندسي بافت به حالت طبيعي برگرداندن عملكرد از طريق انتقال عوامل زنده اي است كه با بيمار تلفيق مي شوند. اين هدف كه مي تواند منجر به توليد بافت جديد ، فيزيولوژيك و عمل كننده شود ، بايد تلاش هاي پيوسته زيست شناسان سلولي ، مهندسان ، دانشمندان مواد و پليمر ، رياضي دانان ، ژنتسيست ها ، ايمنولوژيست ها و پزشكان را در جهت نيل به اين موفقيت در بر گيرد.‏

مهندسی بافت بطور عام به معنی توسعه و تغییر در زمینه رشد آزمایشگاهی مولکول‌ها و سلول‌ها در بافت و یا عضو، برای جایگزینی یا ترمیم قسمت آسیب دیده بدن است. دانشمندان از سال‌ها قبل قادر به کشت سلول‌ها در خارج از بدن بودند، ولی فناوری رشد شبکه‌های پیچیده و سه‌بعدی سلولی برای جایگزینی بافت آسیب دیده اخیراً توسعه یافته‌است.

بر اساس تعریف برای ساخت یک بافت به شیوه‌های مهندسی، نیاز به طراحی یک داربست با ساختار فیزیکی مناسب با امکان چسبندگی سلول‌ها به آن، مهاجرت سلولی، تکثیر سلولی و تمایز سلولی و در نهایت رشد و جایگزینی بافت جدید است.

تاریخچه اولین بار در سال 1900 الکسی کارل واژه ی مهندسی بافت را مطرح نمود. او به همراه لیندربرگ در انستیتوی مطالعاتی در نیویوک با هدف نگهداری بافت های جدید در شرایط آزمایشگاهی و جایگزینی آنها در بدن موجود زنده آزمایشاتی را آغاز نمود. پس از کارل و لیندبرگ، کارهای زیادی در این زمینه انجام شد تا اینکه در سال 1980 پوست مصنوعی ساخته شد، و بر روی یک بیمار آزمایش شد. از آن پس به تدریج مهندسی بافت به عنوان یک زمینه یا شاخه جدیدی از علم شروع به گسترش نمود. مهندسی بافت به طور عام به معنی توسعه و تغییر در زمینه ی رشد آزمایشگاهی مولکول ها و سلول ها در بافت و یا عضو، با هدف جایگزینی و ترمیم قسمت آسیب دیده در بدن است. دانشمندان از سال ها پیش قادر به کشت سلول ها در خارج از بدن بودند اما فناوری رشد شبکه های سه بعدی سلولی، با هدف جایگزینی آن به جای بافت آسیب دیده، اخیراً میسر شده است.

روش کار

در مهندسی بافت ابتدا یک ماده متخلخل به عنوان ماتریکس خارج سلولی یا داربست برای رشد سلول‌ها تهیه شده و سپس عوامل رشد بر روی آن قرار می‌گیرد. پس از رشد مناسب سلول‌ها در فضای تخلخل‌ها، داربست از محیط آزمایشگاه به درون بدن موجود زنده منتقل می‌شود. به تدریج رگ‌ها به داربست نفوذ می‌کنند تا بتوانند سلول‌ها را تغذیه نمایند. در بافت‌های نرم بدن الزاماً داربست تخریب شده و بافت جدید جایگزین آن می‌شود ولی در بافت‌های سخت، می‌توان از موادی بهره گرفت، که لزوماً تخریب پذیر نباشند.

در مهندسی بافت از بسیاری از علوم مهندسی برای نیل به این هدف استفاده می‌شود. بیولوژیست‌های سلولی و مولکولی، مهندسین مواد پزشکی، طراحان شبیه ساز کامپیوتر، متخصصان تصویر برداری میکروسکوپی و مهندسین رباتیک و نیز بسیاری تجهیزات پیشرفته نظیر بیوراکتورها که بافت‌ها در آنجا رشد نموده و تغذیه می‌شوند، همگی به نوعی در تحقیقات مهندسی بافت سهیم هستند. بافت‌های مصنوعی انسانی نظیر پوست، کبد، استخوان، ماهیچه، غضروف، تاندون، رگ‌های خونی از جمله مواردی هستند که تاکنون بررسی شده‌اند. هدف اولیه کاشتنی‌های مهندسی بافت، شناسایی، ترمیم و بازسازی عیوب و نارسایی‌های بافتی است که برای آن اصول مهندسی و اصول بیولوژیک با هدف تولید جایگزین‌های کامل بافت‌های انسانی ترکیب می‌شوند .

روش‌های تهیه بافت

روش‌های مختلفی برای دستیابی به یک بافت مصنوعی مورد استفاده قرار می‌گیرد که از آن جمله می‌توان به موارد ذیل اشاره کرد:

۱. طراحی و رشد بافت‌های انسانی مصنوعی در خارج از بدن برای کاشت بعدی جهت جایگزینی بافت‌های ناسالم. بارزترین مثال در این مورد پیوند پوست است که در درمان سوختگی زخم‌های دیابتی بکار می‌رود.

۲. کاشت محفظه‌های محتوی سلول که باعث ترغیب و القاء رشد و ترمیم بافت می‌گردند. این روش جهت تکثیر و تولید مقادیر زیاد مولکول‌های مورد نیاز برای رشد سلولی نظیر عوامل رشد بکار می‌رود. برای این کار پلیمرهای جدیدی به صورت سه بعدی تولید شده تا چسبندگی و رشد سلول‌های بافت آسیب دیده امکان پذیر شود. در این مورد می‌توان به ساخت یک زمینه برای ترمیم ضایعات دندانی اشاره کرد.

۳. تهیه داربست‌هایی از بافت‌های طبیعی انسانی جهت جایگزینی بافت‌های آسیب دیده داخلی. ابتدا جداسازی سلول‌ها از بدن صورت گرفته و در ساختار ماتریکسی قرار می‌گیرند و در انتها درون بدن کاشته می‌شوند. مثالی از این روش ترمیم استخوان، تاندون و غضروف است.

در حال حاضر جایگزین‌های قابل جذب مناسبی از سوی پژوهشگران ارائه شده‌است و بسیاری از آنها خواصی بسیار نزدیک با بافت‌های طبیعی دارند. با وجود این در مورد ترکیبی که بتوان از آن به عنوان یک بافت مصنوعی استفاده نمود همچنان بحث وجود دارد.

به عنوان مثال تحقیقات در زمینه مهندسی بافت استخوان بیشتر بر پایه روش‌های دوم و سوم است. در این مورد ترمیم و جایگزینی استخوان‌های کوچک، پیوند استخوان و هدایت رشد استخوان از موفقیت نسبی برخوردار است، هر چند محققان اعتقاد دارند که سلول‌های بنیادی و سلول‌های استئوبلاست با وجود داربست تخریب پذیر به همراه فاکتورهای رشد، می‌توانند در این راه به آنها کمک کنند. پیوند سلولی اتوژنیک (شکل ژنی مشابه)، از بسیاری از مشکلات نظیر پس زدن عضو بیگانه جلوگیری می‌کند. سلول‌های جداسازی شده تزریق شده به بدن، به تنهایی قادر به شکل دادن بافت نیستند. این سلول‌ها نیاز به یک محیط مناسب دارند که در آن ماده حمایت کننده مشابه یک زمینه برای کشت سلولی در شرایط داخل شیشه (in vitro) عمل می‌کند.

مهندسی پزشکی مهندسی زندگی

وبسایت مهندسی پزشکی مهندسی زندگی

http://bm-eng.ir