مهندسی بافت Vascular با هدف ایجاد جایگزین های عملکردی رگ های خونی برای رسیدگی به بار رو به رشد بیماری های قلبی عروقی، که همچنان عامل اصلی مرگ در سطح جهانی باقی مانده است، در حالی که پیوند های خودکار استاندارد طلایی بوده اند، آنها توسط سایت اهدا کننده مواد مخدر و در دسترس بودن، پیوندهای مصنوعی به دلیل تروموز و بیش از حد، به طور دقیق به عنوان یک روش های سنتز نانو، ضعیف عمل می کنند.

اصول نانو فیبر Scaffolds برای برنامه های کاربردی Vascular

نانو فیبرها رشته های مداوم با قطر از ده ها تا صدها نانومتر هستند.پرهای سطح بالا آنها نسبت به سطح بالا، منافذ متصل، و خواص مکانیکی تنبل آنها را ایده آل برای بازسازی ساختار سلسله مراتبی از تراز خونی بومی می سازد. داربست باید از Endothelialization در سطح روشن، قدرت مکانیکی متصل به نفس را فراهم کند تا بتواند جهت گیری سلول های عصبی را تنظیم کند و نیروهای کابل را هدایت کند و یا بازسازی سلول های تصادفی و اجازه دهد.

مواد زیستی مورد استفاده در نانو فیبرسازی

هر دو پلیمر طبیعی و مصنوعی الکتروسفیان به نانو فیبرها هستند. پلیمرهای طبیعی مانند کلاژن، elastin، ژلاتین و فیبرین ارائه بی نظیر بی تحرکی عالی و بی تحرکی اما اغلب فاقد قدرت اضافی شیمیایی مانند پلی کووژنون (PCL)، پلی لاکتیک اسید (PL)، پلی لاکتیک (PL)، نمونه ای از یکپارچگی اسید مرطوب (PL) و ترکیب چسب های مکانیکی هستند.

تکنیک های پیشرفته پارچه سازی برای نانو فیبر Scaffolds

Electrospinning همچنان به دلیل سادگی، تطبیق پذیری و توانایی تولید نانو فیبرهای مداوم با قطر کنترل شده و تراز آن، به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد.اما نوآوری های اخیر قابلیت های تولید نانو فیبر برای پیوندهای عروقی را افزایش داده اند.

Cocentric و Emulsion Electrospining

الکترواسپکینگ Costra از یک تنظیم دوگانه برای تولید نانو فیبرهای هسته ای استفاده می کند، این اجازه می دهد تا کپسول های فعال زیستی (به عنوان مثال، عوامل رشد، داروها، ژنها) در هسته استفاده کند در حالی که پوسته پشتیبانی ساختاری و آزاد سازی کنترل شده را فراهم می کند. الکترواسپکتاسیون های الکتریکی به ساختارهای هسته ای مشابه بدون نازل تخصصی دست می یابد.

کتاب های Melt Electrospining

الکتروستالکسینگ (MEW) از ذوب های پلیمری به جای راه حل ها، از بین بردن سمیت حلال و اجازه دادن به رسوب دقیق فیبرها در یک الگوی کامپیوتری کنترل شده استفاده می کند. MEW می تواند داربست های سفارش شده با هندسه منافذ تعریف شده و تراز فیبر را تولید کند که برای ایجاد ساختارهای لوله با فیبرهای متعادل شده که از لایه های غیر قابل تنظیم تقلید می کنند، سودمند است.

خود-آشویی و جدایی فاز

پپتید Amphiles و مولکول های دیگر می توانند خود را به نانو فیبرها تحت شرایط فیزیولوژیکی متصل کنند.این هیدروژل های تزریقی را تشکیل می دهند که نقص های نامنظم را پر می کنند. جداسازی فاز القا شده (TIPS) همراه با پلنگ تولید نانوفیبرووس با اندازه های منافذ بالا.

مزایای کلیدی نانو فیبر Scaffolds در Vascular Grafts

  • سازگاری و کاهش واکنش ایمنی Immune: داربست های نانو فیبر می توانند از مواد طبیعی مشتق شده یا پلیمرهای مصنوعی سطح بالا ساخته شوند تا مذاهب سلول پیشرفته را ارائه دهند.
  • رشد سلول و پایان دادن به آن: توپوگرافی نانو فیبر شبیه سازی غشای زیرزمین عروق خونی، تشویق وابستگی سریع و مهاجرت سلول های انتهایی است. Al امضا فیبر هدایت جهت گیری سلول های انتهایی در امتداد جهت جریان خون، کاهش تلاطم و خطر تروموز.
  • قابلیت سنجی از خواص مکانیکی: با تنظیم فیبر، قطر، تراز، متخلخل و ترکیب پلیمر، فشار انفجار داربست، انطباق و حفظ مدفوع می تواند برای مطابقت با شریان های بومی طراحی شده است.
  • ] کنترل زدایی و بازسازی: پلیمرهای مصنوعی از طریق هیدرولیزن تجزیه می شوند و نرخ تخریب آنها می تواند برای مطابقت با سرعت تشکیل بافت جدید طراحی شود.

استراتژی های نوآورانه برای بهبود عملکرد Vascular Graft

فراتر از ساخت داربست پایه، محققان رویکردهای پیچیده ای برای غلبه بر چالش های مداوم ترومبووز، هیپرپلازی های بی نقص و پایان نامه سازی ناقص ایجاد کرده اند.

پوشش های فعال و تغییرات سطح

سطوح نانو فیبر می تواند با هگزان، اهدا کنندگان اکسید نیتریک یا پپتیدهای خاص سلولهای سلولهای انتهایی (به عنوان مثال، REDV، YIGSR) برای جلوگیری فعال از چسبندگی پلاکت و ترویج سلولهای سلولهای انتهایی، درمان پلاسما، مونتاژ لایه به لایه، و covalententization بدون اتصال این مولکولهای پیوند دهنده که او را نشان می دهد، استفاده می شود.

ترکیب عوامل رشد و Cytokines

تحویل محلی VEGF، عامل رشد فیبروبلاست اساسی (bFGF)، یا عامل رشد مشتق شده از پلاکت (PDGF) از نانو فیبرها سرعت بخشیدن به Endothelialization و نفوذ سلول های عضلانی صاف را تسریع می کند. سیستم های تحویل عامل رشد دوگانه می توانند آنژیوژن و تشک دیوار را هماهنگ کنند.

مشاهده سلول و پیش از آن

مشاهده سلول های پایان نامه خودکار یا سلول های بنیادی mesenchymal بر روی داربست های نانو فیبر قبل از کاشت عملکرد پیوند را بهبود می بخشد. فرهنگ پویا در دستگاه های زیستی که فشار مکانیکی چرخه ای را اعمال می کنند یا استرس هلیوم هلیوم باعث افزایش تراز سلولی و رسوب ماتریس اضافی می شود.

پیشرفت بالینی و بالینی

چندین پیوند هیدروکولی مبتنی بر نانو فیبر در مطالعات پیش بالینی ارزیابی شده است. مثال قابل توجه استفاده از پیوندهای الکتروspun PCL در مدل های موش و گوسفند است که نشان می دهد که پاداری تا 12 ماه با شواهد از بافت انتهایی و سلول های نفوذ عضلانی نرم است.

موانع ترجمه بالینی: مقیاس سازی تولید در حالی که حفظ ثبات، اطمینان از استریل کردن بدون اجزای بیولوژیکی فعال و به دست آوردن تایید قانونی.با این حال، چند محصول در کارآزمایی های بالینی اولیه هستند.به عنوان مثال، یک داربست نانو قابل تجزیه و تحلیل برای جراحی قلب کودکان در اروپا مورد بررسی قرار می گیرد. NIH بودجه ای در مطالعات و پیوند الکتروپانکراتیک (F:1LT) بالقوه برای دسترسی به برجسته است.

مسیر های آینده و تکنولوژی های نوظهور

با نگاهی به آینده، این زمینه با سایر فن آوری های پیشرفته برای ایجاد پیوند های هوشمند و شخصی سازی شده هماهنگ است.

3D Bioprinting با نانو فیبر

ترکیب الکترولیت ها با چاپ 3D اجازه می دهد تا ساخت ساختارهای سلسله مراتبی که ادغام نانو فیبر با الیاف تقویت کننده بزرگتر است، این می تواند پیوند های سازگار با هندسه سفارشی برای بیماران فردی تولید کند. محققان همچنین در حال توسعه پرینتر های هیبریدی هستند که به طور همزمان سلول های سلول های پاک کننده و فیبرهای نانو را برای ایجاد ساختارهای زنده و عروقی.

راهنمای و پاسخگو نانو فیبر

تزریق پلیمر های رسانا مانند پلیانیلین یا نانولوله های کربنی به نانو فیبرها تحریک الکتریکی سلول های بذر را قادر می سازد که می تواند تراز و بلوغ سلول های عضلانی صاف را افزایش دهد، علاوه بر این، پلیمرهای شکل گیرنده می توانند برای ایجاد لایه های خود و یا پیوندهایی که بر روی رسیدن به دمای بدن، چنین مواد واکنش پذیر می توانند توسط میدان های مغناطیسی خارجی یا میدان های مغناطیسی ایجاد شوند، استفاده شوند.

ضد میکروبی و ضد تورمی عملکردی

عفونت ها همچنان یک عارضه جدی از پیوند های عروقی باقی مانده است.بارگزاری نانو فیبر با آنتی بیوتیک ها، نانوذرات نقره یا پپتیدهای ضد میکروبی خطر ابتلا به عفونت را کاهش می دهد.

رویکردهای پزشکی شخصی و دقیق

داربست های خاص بیمار می توانند با استفاده از داده های تصویربرداری (CT، MRI) طراحی شوند تا ابعاد و خواص مکانیکی کشتی هدف را مطابقت دهند، علاوه بر این، سلول های بنیادی و سلول های شخصی (iPSCs) می توانند به سلول های انتهایی و بذر بر روی پیوند، به حداقل رساندن ایمنی، این ترکیب از طراحی شخصی و درمان سلول نشان دهنده هدف مهندسی بافت نهایی متمایز شوند.

نتیجه گیری

فناوری نانو فیبر زمینه مهندسی بافت عروقی را با ارائه داربست هایی که به طور نزدیک تقلید ماتریس اضافی بومی است، پیشرفت در تکنیک های ساخت، عامل بی فعال در ترکیب، و پیش شرطی سازی سلول منجر به موفقیت های پیش بالینی و شیوه ای برای ترجمه بالینی در 3D بیوتکنولوژی، مواد رسانا، و وعده های پزشکی طولانی برای بهبود عملکرد های استاندارد و پایدار با وابستگی به بیماری های شیمیایی، ادامه یافته است.

برای مطالعه بیشتر در مورد پیشرفت های اخیر، ببینید این بررسی از پیوند الکتروسفیانی در Acta Bio Materialia و بحث استراتژی های تحویل عامل رشد در علوم پیشرفته .