مقدمه: وعده Cryopreservation در مهندسی بدن

Cryopreservation به عنوان یکی از فن آوری های تحول پذیر در پزشکی مدرن، ارائه یک مسیر برای رسیدگی به کمبود حیاتی اندام های پایدار برای پیوند است.با متوقف کردن زمان بیولوژیکی در دمای آب و هوایی، این تکنیک بافت های پیچیده مانند قلب، کلیه ها و کبد را حفظ می کند، ذخیره سازی برای هفته ها، ماه ها یا حتی سال ها به عنوان پیشرفت مهندسی اندام، فن آوری های مراقبت های ضروری برای کاهش منابع بهداشتی و تغذیه، و پیشگیری از مرگ و تجزیه و میر در انتظار، و میر، و میر بدن، و درمان، و میر بدن، و میر، و میر، و بدن، و بدن، ذخیره سازی، و جلوگیری از بدن، ذخیره سازی پیشرفته، ذخیره سازی، ذخیره سازی پیشرفته، ذخیره سازی، ذخیره سازی، و جلوگیری از بدن، ذخیره سازی، و جلوگیری از بدن، ذخیره سازی، ذخیره سازی، ذخیره سازی پیشرفته، ذخیره سازی، و جلوگیری از بهبود منابع ضروری، و جلوگیری از بدن، ذخیره سازی، و جلوگیری از بهبود می شود.

Cryopreservation چیست؟

Cryopreservation اشاره به روند مواد بیولوژیکی خنک کننده به دمای زیر صفر - به طور معمول استفاده از نیتروژن مایع در -196 درجه سانتیگراد - برای متوقف کردن تمام فعالیت متابولیک و بیوشیمیایی است.در این دماهای شدید، حرکت مولکولی اساسا متوقف می شود، جلوگیری از تخریب آنزیمی، رشد میکروبی و زوال ساختاری. Cryopreservareserva در حال حاضر به طور گسترده ای برای حفظ تخمک ها، با این حال حاضر موانع منحصر به فرد، و اصول بنیادی و بدن، و بدن، و پوسیدگی از همان، و پوسیدگی، به کار می رود.

کلید حفظ موفق در کنترل شکل گیری یخ است.در طول انجماد، آب درون سلول ها می تواند کریستال شود، باعث آسیب غیر قابل برگشت به غشای سلولی، اندام و اسپرم های اضافی سلولی می شود تا مبارزه با این، دانشمندان از عوامل محافظت کننده (CPAs) استفاده می کنند - دوزهای مانند دی متیل ulidefox (DMSO)، و گلیول، رشد و گاز اتیلن، در سراسر بافت های گاز گرفتن، کاهش می یابد.

برنامه های کاربردی در مهندسی ارگان

مهندسی بدن با هدف رشد اندام های عملکردی در آزمایشگاه، به طور معمول استفاده از داربست های غیرسلولی که با سلول های مشتق شده بیمار کاشته می شوند. Cryopreservation نقش مهمی در مراحل مختلف این فرایند ایفا می کند: حفظ اندام های اهدا کننده قبل از deسلولیزه، ذخیره داربست های سلولی و بافت های مهندسی شده تا پیوند بدون نظارت موثر، ارگان های مهندسی شده باید بلافاصله استفاده شوند و محدود کردن بالینی آنها.

نگهداری ارگانهای بومی برای پیوند

در حال حاضر، اعضای اهدا کننده با استفاده از ذخیره سازی سرد استاتیک روی یخ یا تزریق ماشین ذخیره می شوند که تنها برای چند ساعت دوام می آورد (به عنوان مثال، 4 تا 6 ساعت برای قلب، 12 تا 24 ساعت برای کلیه ها) نگهداری Cryopreservation می تواند این پنجره را به هفته ها یا ماه ها گسترش دهد و اجازه می دهد تا HLA، تطبیق بهتر، آماده سازی بیمار و مراکز حمل و نقل از راه دور، نتایج پیوند را به طور چشمگیری کاهش دهد.

گروه های مهندسی بانکداری

برای مهندسی اندام برای تبدیل شدن به یک واقعیت بالینی روزمره، باید یک سیستم قوی برای ذخیره و توزیع بافت های تولید شده وجود داشته باشد. Cryopresservation ایجاد بیوبانک های عضو را قادر می سازد، که در آن قلب های مهندسی شده، کبد یا کلیه ها می توانند مخترع، آزمایش شده برای ایمنی و ارسال در تقاضا، این مدل فعلی برای ارگان های قابل کاشت، اما با محصولات مهندسی شده است.

حمایت از تحقیقات و آزمایش مواد مخدر

بافت های مهندسی شده Cryopretain نیز برای تحقیقات دارویی و آزمایش سمیت ارزشمند هستند. ارگانوئیدهای انسانی و تراشه های بافت که از کبد، قلب یا عملکرد کلیه تقلید می کنند می توانند برای آزمایش های قابل تکثیر یخ زده و ذوب شوند و نیاز به مدل های حیوانی و تسریع توسعه دارو را کاهش دهند.

چالش های Cryopreerva Whole Bodys

Cryopretain یک عضو کامل اساساً با حفظ سلول ها یا بافت های نازک متفاوت است. موانع زیر باید برطرف شود:

شکل گیری کریستال یخ

کریستال یخ همچنان علت اصلی cryoinjury است، حتی با CPA، یخ می تواند در فضای خارج سلولی یا درون سلول ها در هنگام خنک سازی و گرم شدن شکل گیرد. Vitrification - تثبیت به یک حالت شیشه ای بدون یخ - این را، اما دستیابی به vitrification در اندام های بزرگ نیاز به غلظت های بسیار بالا CPA و سرعت خنک کننده دارد که به طور یکنواخت به دست می آید.

درجه حرارت و استرس مکانیک

در طول خنک کردن و گرم شدن، گرادیان دما در ضخامت اندام رشد می کنند.این گرادیان باعث گسترش و انقباض تفاوت می شوند، که منجر به شکستن یا تجزیه بافت می شود. این مشکل در اندام های بزرگ و متراکم مانند کبد یا کلیه ترکیب می شود.

حفاظت از مسمومیت

غلظت بالای CPA ها برای سلول ها سمی است، به ویژه هنگامی که زمان نوردهی طولانی است، محققان باید حفاظت از یخ را با سمیت شیمیایی متعادل کنند. CPA های جدید، ترکیبات CPA و پروتکل های بارگیری گام درعوض / بارگیری با هدف به حداقل رساندن آسیب.

یکنواختی Perfusion

تحویل راه حل محافظ به طور مساوی از طریق شبکه عروقی بدن ضروری است. تزریق ناقص مناطق محافظت نشده را که از آسیب های ماشین رنج می برند، رها می کند که شبیه سازی جریان فیزیولوژیکی برای دستیابی به توزیع CPA همگن استفاده می شود.

پیشرفت در ذخیره سازی: Vitrification و Nanowarming

پیشرفت های اخیر این زمینه را به نزدیکی به Cryopreservation ارگان بالینی سوق داده است. امیدوار کننده ترین پیشرفت ها شامل vitrification همراه با سرعت و یکنواخت rewarming است.

دانلود بازی The Glassy State

Vitrification از غلظت های CPA بالا (معمولا 40 تا 60٪ w/v) و خنک سازی سریع (صدها درجه در دقیقه) برای تثبیت بافت بدون یخ کریستالی استفاده می کند.دولت شیشه ای منجر به حفظ ساختارهای سلولی و سلول های اضافی با آسیب های حداقل است.

تکنولوژی نانو

یکی از هیجان انگیزترین پیشرفت ها نانوگرم کردن است، که توسط محققان دانشگاه مینه سوتا پیشگام شده است. نانوذرات اکسید آهن با پوشش سیلیکا به راه حل CPA اضافه شده و به ارگان تزریق می شوند، هنگامی که یک میدان مغناطیسی متناوب اعمال می شود، نانوذرات نوسان می یابد، تولید یکنواخت و سریع در سراسر ارگان.این بر گرادیان دمایی که باعث شکستن معمول در طول گرمایش 2017 می شود، غلبه می کند.

زیرساخت های Biobanking Infrastructure

ارگانهای زیستی که ارگانهای مسح را ذخیره می کنند، در حال تبدیل شدن به یک واقعیت هستند. تدارکات و شبکه پیوند عضو و دیگر سازمان ها در حال بررسی چگونگی ادغام ذخیره سازی طولانی مدت در سیستم پیوند هستند. Biobanks نیاز به فریزرهای نیتروژن تخصصی، سیستم های نظارت و ردیابی موجودی بالقوه برای ایجاد یک "بانک" سازگار با بدن می تواند به پایان جهانی کمبود مزمن پایان دهد.

چشم انداز آینده

همگرایی Cryopreservation با مهندسی ارگان، داروهای تجدید پذیر و نانو وعده می دهد تا پیوند را انقلابی کند.در دهه آینده، ما ممکن است اولین کارآزمایی بالینی کلیه های انسانی یا کبد ذخیره شده در بیوبانک ها را ببینیم و تحقیقات بیشتری بر بهینه سازی فرمول های CPA، کاهش سمیت و توسعه فن آوری های گرمایشی هزینه ای تمرکز خواهد کرد.

ملاحظات اخلاقی و نظارتی

همانند هر تکنولوژی نوظهور، نگهداری از cryopreservation پرسش های اخلاقی را مطرح می کند.چه کسی به ارگان های بانکی دسترسی خواهد داشت؟ کیفیت و ایمنی تنظیم شده است؟ سازمان بهداشت جهانی و نهادهای نظارتی ملی در حال توسعه چارچوب هایی برای ارگان های مهندسی شده و ذخیره سازی طولانی مدت هستند.

ادغام با 3D Bioprinting

بیوتکنولوژی 3D از اندام ها یک مرز دیگر است. Cryopreservation of bioprinted Constructs برای ایجاد بافت های خارج از آن-shelf ضروری است. محققان در حال حاضر تست نگهداری شبکه های عروقی و بافت های کبدی مانند کبد را انجام می دهند.

نتیجه گیری

Cryopreservation دیگر یک چشم انداز دور نیست؛ این یک منطقه فعال از تحقیق و توسعه است که به سرعت به سمت برنامه بالینی در حال پیشرفت است.با غلبه بر چالش های تشکیل یخ، استرس حرارتی و سمیت CPA از طریق نوآوری هایی مانند vitrification و نانوگرم سازی، دانشمندان در حال تنظیم زمینه برای یک دوره جدید در مهندسی پیوند عضو هستند و ارگان های ذخیره شده بومی در زیست بانک زیستی، زمانی که ما فکر می کنیم یک منبع ثابت زندگی است، صرفه جویی در هر ساله، صرفه جویی می کند، ممکن است.