يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
على مدى السنوات الأخيرة ، اكتسبت السقالات المتدرجة وظيفيا (FGS) دورا مهما في تصنيع أجهزة هندسة الأنسجة. ترجع أهمية هذا المجال الجديد لأبحاث المواد الحيوية إلى ضرورة تطوير غرسات قادرة على محاكاة الوظائف المعقدة للأنسجة المختلفة ، بما في ذلك التغيير المستمر من بنية أو تركيبة إلى أخرى. في هذا السياق الأخير ، يتعلق أحد الموضوعات ذات الاهتمام الرئيسي بتصميم السقالات المناسبة لأنسجة واجهة العظام والغضاريف. في هذه الدراسة ، تم تحقيق سقالات ثلاثية الطبقات ذات حجم مسام متدرج عن طريق خلط البولي (حمض اللاكتيك) (PLA) وكلوريد الصوديوم (NaCl) والبولي إيثيلين جلايكول (PEG). تم التحكم في توزيعات حجم المسام عن طريق قياس حبيبات كلوريد الصوديوم وحل PEG. تميزت السقالات من وجهة نظر مورفولوجية وميكانيكية. تم العثور على علاقة بين طريقة التحضير وبنية المسام والسلوك الميكانيكي الانضغاطي. تم تقييم قوة التصاق الواجهة كميا باستخدام اختبار قوة التصويب المصمم خصيصا. علاوة على ذلك ، من أجل تقليد فسيولوجيا الإنسان ، تم إجراء اختبارات ميكانيكية أيضا في محلول ملحي مخزن بالفوسفات (PBS) عند 37 درجة مئوية. توفر الطريقة المعروضة هنا تحكما عاليا في المسامية وتوزيع حجم المسام والأداء الميكانيكي ، مما يوفر إمكانية تصنيع سقالات ثلاثية الطبقات بخصائص مصممة خصيصا من خلال اتباع طريق بسيط وصديق للبيئة.
نمت أهمية الاهتمام بالبوليمرات القابلة للتحلل الحيوي خلال السنوات الماضية في كل من الأوساط الأكاديمية والصناعة ، بسبب المخاوف المتزايدة بشأن النفايات البلاستيكية وتقليل استخدام المصادر غير المتجددة1-7. على وجه الخصوص ، تنتشر البوليمرات الاصطناعية المتوافقة حيويا والقابلة للتحلل الحيوي على نطاق واسع في العديد من مجالات التطبيقات الطبية الحيوية ، مثل الإطلاق الذي يتم التحكم فيه للأدوية8،9 ، وخيوط الخياطة القابلة للامتصاص8،10 ، وتكثيف العملية الحيوية11 ، وهندسةالأنسجة 12.
تركز هندسة الأنسجة على تطوير أجهزة قادرة على استعادة والحفاظ على الوظيفة الطبيعية في الأنسجة المريضة أو المصابة. تتكون معظم الأنسجة الأصلية من أنواع مختلفة من الخلايا والمصفوفات خارج الخلية (ECMs) في تسلسلات هرمية مكانية محددة. على سبيل المثال ، يتكون الغضروف المفصلي (AC) من مناطق مختلفة بأنواع واتجاهات مختلفة من ألياف الكولاجين والبروتينات المرتبطة بالكولاجين. علاوة على ذلك ، تظهر الغضاريف والعظام هياكل هرمية مختلفة بشكل كبير. في هذا السياق ، يمكن أن يسمح تحضير سقالات متعددة الطبقات ذات الخصائص الهندسية في كل طبقة باستبدال الأنسجة غير المتجانسة من خلال مراعاة جميع البيئات الدقيقة المحلية لهذه الأنظمةالمعقدة 13،14.
بناء على الخصائص الخلوية / البيولوجية و / أو الفيزيائية والكيميائية للسقالات ، يمكن تقسيم الاستراتيجيات الرئيسية التي تتبناها هندسة الأنسجة إلى أحادية الطور وثنائية الطور وثلاثية الأطوار. تستخدم الأساليب ثنائية الطور وثلاثية الطور (BTA) مخططين أو ثلاثة مسام مختلفة أو مواد أو مواد مالئة لإعداد أجهزة وظيفية متعددة الطبقات. علاوة على ذلك ، يمكن استخدام مادة واحدة لتحقيق أجهزة ثنائية الطور أو ثلاثية الطور ، طالما أنه من الممكن إنشاء تدرج في خصائصها الفيزيائية12.
تلعب هجرة الخلايا دورا رئيسيا في التشكل والالتهاب والتئام الجروح ورم خبيث في الورم. يتم تشجيع حركة الخلية من خلال وجود تدرج من الخصائص الكيميائية الفيزيائية من السطح إلى قلب الجهاز. لذلك ، يمكن أن تكون المواد الحيوية التي تفي بالمتطلبات التي تمت مناقشتها أعلاه مفيدة في دراسة هجرة الخلايا. بالإضافة إلى التدرجات الكيميائية التي تحفز هجرة الخلايا (الانجذاب الكيميائي) ، يمكن أن تؤدي الخصائص الميكانيكية لركيزة زراعة الخلايا أيضا إلى حركة الخلايا (الانجذاب الميكانيكي)15.
يمكن أن يوفر الهيكل متعدد الطبقات أيضا إطلاقا قابلا للضبط لأدوية معينة مدمجة في مصفوفة البوليمر ، عن طريق تغيير المساحة المحددة للطبقة أو كمية الأدوية المحملة.
على مدى العقد الماضي ، من أجل تطوير سقالات تمتلك تدرجا منفصلا أو مستمرا للخصائص المورفولوجية ، مثل المسامية أو حجم المسام ، تم تقديم العديد منالأساليب 16-31. ركزت أحدث الأوراق على تحضير BTA من خلال اعتماد: ترشيح الجسيمات 12،28،32 ، تقنية رغوة الغاز16 ، الغزل الكهربائي17-19 ، تقنية الصب طبقةتلو الأخرى 20 ، النماذج الأولية السريعة21،22 ، فصل الطور المستحث حراريا (TIPS) 22 ، التجفيف بالتجميد بالطردالمركزي 24،25 ، الأسطح الدنيا الدورية الثلاثية (TPMS) 26 ، صب التجميد27-30.
في إطار هذا العمل ، نقدم طريقا سريعا وبسيطا لتحقيق سقالات مسامية ثلاثية الطبقات قائمة على PLA (TLS) ، من خلال الجمع بين الخلط الذائب والقولبة بالضغط وترشيح الملح. على عكس معظم التقنيات المستخدمة بشكل شائع لإنتاج السقالات ، يمكن اعتبار الاستراتيجية المعتمدة هنا صديقة للبيئة تماما ، لأنها لا تتطلب أي مذيب سام يحتمل أن يكون خطيرا على البيئة والخلايا والأنسجةالحية 32. توفر العلاقات الأساسية بين المعالجة والهيكل والخاصية التي تم إنشاؤها في هذه الدراسة من خلال تحليل كل من السمات المورفولوجية والسلوك الميكانيكي للأجهزة المصنعة إرشادات للتطورات المستقبلية في تصميم السقالات المتدرجة متعددة الوظائف ذات الخصائص المستهدفة المحددة.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
1. سقالة تلفيق
2. تحليل الصرفي
3. سقالة مسام الحجم
4. المسامية


5. الخصائص الميكانيكية
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تم تقييم تأثير كلوريد الصوديوم حجم الجسيمات على بنية المسام من السقالات نوعيا وكميا من خلال التحقيق في التشكل من العينات وحساب توزيع حجم المسام عن طريق تحليل صورة، على التوالي الشكل 2A - معارض و الميكروسكوب SEM السقالات أحادية الطبقات الناتجة من الملح الرشح من المواد التي تحتوي على مختلف أحجام الجسيمات كلوريد الصوديوم.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الخطوة الأولى الحاسمة هي الأمثل من النخل الكفاءة. سيطرة عالية من حجم الجسيمات كلوريد الصوديوم أساسية لإعداد سقالة مع توزيع حجم المسام المطلوب. خطوة حاسمة أخرى هو تجنب كسر من الطبقات الوحيدة جيش التحرير الشعبى الصينى رقيقة خلال استخراج عينة من القالب. قد لا يكون تحليل ومعالجة الصور التمثيلي للجهاز كله.
خلال اختبارات الشد، يمكن للعينة المسيل للدموع بعيدا عن المعدات.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يعلن المؤلفون أنه ليس لديهم مصالح مالية متنافسة.
تم دعم هذا العمل ماليا من قبل INSTM.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| بولي (حمض اللاكتيك) | NatureWorks | PLA 2002D | |
| بولي (إيثيلين جلايكول) | سيجما | 83797-1KG-F | |
| الصوديوم كلوريد | سيجما | 793566-5KG-D | |
| محلول عازلة الفوسفات | Sigma | P5368-10PAK | |
| خلاط مختبر | Brabender | PLE 330 - مكبس | |
| كارفر | |||
| المسح الضوئي المجهر | الإلكتروني الظاهرة العالم | ProX | |
| آلة الاختبار العالمية | Instron | 3365 (المملكة المتحدة) | |
| BioPuls Bath | Instron ، آلة غربلة نوروود | ||
| Endecotts | E.V.F.1. | ||
| فرن فراغ | ISCO | NSV9035 | |
| ميزان دقيق | Sartorius | AX224 |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.