הנדסת רקמות וסילקונית שואפת ליצור תחליף כלי דם פונקציונליים כדי לטפל בנטל ההולך וגדל של מחלות לב וכלי דם, אשר נשאר הגורם המוביל למוות ברחבי העולם. בעוד grafts autologous הם תקן הזהב, הם מוגבלים על ידי תחלואה באתר התורם וזמינות.Synthetic fts לבצע ביצועים נמוכים ביישומים הנדסיים קטנים עקב thrombosis ו- Hyperalsiaplaation.

מימון של ננופיבר Scaffolds עבור יישומים וחילוניים

ננופיברים הם עיוותים רצופים עם קוטרים הנעים בין עשרות למאות ננומטרים. יחס פני השטח הגבוה שלהם-area-to-volume, rosity מקושרת, ונכסים מכניים טונהיים הופכים אותם אידיאליים כדי לשחזר את המבנה ההיררכי של כלי הדם הילידים.החול חייב לתמוך בהשתליזציה על פני השטח luminal, לספק כוח מכני לעמוד בפני כוחות hemodynamic ונומטרים כדי להתאים את השרירים או את הנטומטרים.

biomaterials בשימוש ב-Nanofiber fabrication

הן פולימרים טבעיים וסינטטיים הם אלקטרוספרון לתוך ננופיברים. פולימרים טבעיים כגון קולגן, elastin, ג'לטין, ו fibrin מציעים ביו-גמישות מעולה ו ביואקטיביות אבל לעתים קרובות חסר כוח מכני. סינטטיים פולימרים סינתטיים כמו פוליפטרון פוליפטי (PCL), חומצה פולילאקטית-קוגליקולית) (GA), ו-חומצה פוליגרפית מעובדת, כמו תכונות פוליגרפיתיות לדלקתיות לדלקתיות.

טכניקות ייצור מתקדמות עבור ננופיבר Scaffolds

אלקטרוסינינג נשאר השיטה הנפוצה ביותר בשימוש בשל הפשטות, הגמישות, ויכולת לייצר ננופיברים רצופים עם קוטר מבוקר והיערכות. עם זאת, חידושים אחרונים הרחיבו את היכולות של ייצור ננופיבר עבור grafts פולשני.

קואקסיאלי ו Emulsion Electrospinning

אלקטרוספינינג קואקסיאלי משתמש במבנה כפול-נמוך כדי לייצר nanofibers הליבה-shell.זה מאפשר capsulation של מולקולות ביואקטיביות (למשל, גורמי צמיחה, סמים, גנים) בליבת בעוד הקליפה מספקת תמיכה מבנית ושחרור מבוקר. Emulsion אלקטרוספינינג משיג מבנים דומים בלי מטושטשים מיוחדים.

מלת אלקטרוספינינג כותבת

מלט אלקטרוספינינג כתיבה (MEW) משתמשת בהמיסים פולימרים במקום פתרונות, ביטול רעילות ממס ומאפשר מחיקה מדויקת של סיבים בדפוס הנשלט על ידי מחשב. MEW יכול לייצר פיגומים מסודרים עם גיאומטריה וסיבים מוגדרים, אשר יתרון ליצירת מבנים צ'קוזי עם סיבים מתואמים באופן קומביטיבי המחקה את שכבת האמנות של העורקים.

הפרדה עצמית ושלבית

פמפטיד amphiphiles ומולקולות אחרות יכולים להרכיב לתוך nanofibers בתנאים פיזיולוגיים. הידרוגלס אלה טופס פיגומים בלתי ניתנים להזרקת פגמים בלתי סדירים.השלב המושרה במעונות (TIPS) בשילוב עם leaching מייצרת קצף ננופיברווס עם נפיחות גבוהה. בעוד פחות נפוץ מאשר אלקטרו-פימדומים, שיטות אלה מציעים יתרונות ייחודיים עבור בנייה או יצירת ג'ל תלת-ממדי עם גדלים עם ⁇ .

היתרונות העיקריים של ננופיבר Scaffolds ב-Vircular Grafts

  • (FLT:0) ביו-התאמה והפחתה של תגובה חיסונית: 1.FLT:1 ננופיבר פיגומים ניתן למחצב מחומרים נגזרים טבעיים או פולימרים סינתטיים בעלי פני השטח כדי להציג ligands עמידים תאים.זה מקטין תגובות גוף זר ומקדם אינטגרציה גניבת graft.
  • (FLT:0) גידול תאים אנדואוליאליזציה: 1FLT:1 הטופוגרפיה ננופיבר מחקה את מזכר המרתף של כלי דם, עידוד החזקות מהירות וההגירה של תאים נוסטליים. Aligned סיבים מנחים אוריינטציה תא קצה הרחם לאורך כיוון זרימת הדם, צמצום זעזועים וסיכון thrombosis.
  • (FLT:0)Customizability של תכונות מכניות:ראה LT:1 על ידי התאמת סיבים, היערכות, נקבוביות, וקומפוזיציה פולימרנית, הלחץ הפרוץ של הפיגום, תאימות, ושימור תאווה ניתן להתאים כדי להתאים את העורקים הילידים.לדוגמה, פיגומים דו-שכבות עם שכבה פנימית צפופה ושכבה חיצונית מחקה את השכבה intima and showitia.
  • (FLT:0)Controlled Degradation ו Reמודלing:FLT ( 1:1 סינטטי פולימרים degradth דרך הידרוליזה, ואת שיעור ההשפלה שלהם יכול להיות מתוכנן להתאים את קצב היווצרות רקמות חדש. פולימרים טבעיים ניתן לעבור ליציבות מכוונת.העברה הדרגתית של עומס מכני מנבל מפולד לטלטלמנטלציה ניאו-ט משפרת זמן ארוכה.

אסטרטגיות חדשניות לשיפור ביצועי ה-Vircular Graft

מעבר למרקם פיגומים בסיסיים, החוקרים פיתחו גישות מתוחכמות כדי להתגבר על האתגרים המתמשכים של thrombosis, היפרפלפלזיה אינטימיות, ואת השממה לא שלמה.

התאמות ו-face Modifications

משטחים ננופיבר יכולים להיות פונקציונליים עם heparin, oxy תחמוצת nitric, או endothelial תא ספציפי peptides (למשל, REDV, YIGSR) כדי לעכב באופן פעיל את החידה צלחת ולקדם לכידת תאים קצה הרחם.פלסמה טיפול, שכבת-על-ידי שכבת-ידי שכבת-שכבה, ודימום משותף משמשים למולקולות אלה ללא סיבים מתואמים הראותרמיקולגניבה הראות.

שילוב של גורמי צמיחה ו Cytokines

גורם צמיחה מקומי של VEGF, גורם צמיחה בסיסי fibroblast (bFGF), או platlet-derived Growth factor (PDGF) nanofibers מאיץ את endothalialization ואת תא חלק של שריר חדירה. מערכות ייצור כפול גורם ייצור יכול לתאם angiogenesis וקיר כלי שיט. לדוגמה, VEGF שוחרר מן השכבה luminal במהירות סיקור חיצוני.

תגית: Pre-Condition

לראות תאים אנדוטיאליים אנדואוליים או תאי גזע mesenshimal על ננופיבר פיגומים לפני השתלת משפר ביצועים graft. תרבות דינמי ביולוגיים החלים זנים מכניים מחזוריים או מתח Shear משפר את ההיערכות התאית ואת מריצה נוספת סלולרית deposition. pre-comped fted gras להראות שיעורי פטי גבוה יותר במודלים בעלי חיים בהשוואה לפסלים סלולריים.

התקדמות קלינית ו קלינית

כמה nanofiber מבוסס vascular grafts הוערך במחקרים פרה-קליניים.דוגמה בולטת היא השימוש של אלקטרוספטים PCL grafts במודלים עכברים וכבשים, המדגים את הסבלנות עד 12 חודשים עם ראיות של endothalialization ותא שריר חלק חדירה. לאחרונה, אלקטרופליסטרד אלקטרופלינג משולב PCL והתנגשות הראו תוצאות מבטיחות ברקמות דלקתיות עם מודלים של סרטן הרחם.

תרגום קליני פונה אל מול הושולים: קנה מידה של ייצור תוך שמירה על עקביות, הבטחת סטריליזציה ללא רכיבים ביואקטיביים מזיקים, וקבלת אישור רגולטורי.עם זאת, כמה מוצרים נמצאים בניסויים קליניים מוקדמים.לדוגמה, פענוח ננו-מובר שניתן לגרור את ניתוח הלב של רופא הילדים נחקר באירופה.

כיוונים עתידיים וטכנולוגיות מתפתחות

במבט קדימה, התחום הוא שילוב עם טכנולוגיות חדשניות אחרות כדי ליצור גרפטים חכמים, vascular vascular .

3D Bioprinting עם ננופיבר

שילוב אלקטרוספינינג עם הדפסה תלת-ממדית מאפשר ייצור של מבנים היררכיים המשלבים מברשות ננופיבר עם סיבים גדולים יותר של חיזוקים.זה יכול לייצר גרציות תואמים עם גיאומטריה מותאמת אישית עבור חולים בודדים. החוקרים גם מפתחים מדפסות היברידיות כי בו זמנית extrude תאים-ladengels וננוברים אלקטרו-פיפיפיים כדי ליצור מבנים תוססים חיים.

מוליכים ואחראים ננופיבר

שילוב פולימרים מוליכים כמו פוליאנילין או צינורות פחמן לתוך ננופיבר מאפשר גירוי חשמלי של תאים זרע, אשר יכול לשפר את ההיערכות וההתבגרות של תאים שרירים חלק.בנוסף, פולימרים בצורת צורה ניתן להשתמש כדי ליצור נטיות או גניבת עצמיים כי לפרוס על פני הגעה לטמפרטורה גוף.

תפקוד אנטי-מיקרוביאלי ואנטי-דלקתי

זיהומים נשארים סיבוך רציני של vascular grafts. לטעון ננופיבר עם אנטיביוטיקה, חלקיקים כסף nanoparticles, או peptides אנטימיקרוביאלי להפחית את הסיכון לזיהום. סוכנים אנטי דלקתיים כמו dexamethasone יכול גם להיות משולב כדי לשנות את התגובה גוף זר ולמנוע פיברוזיס מופרז.

טיפול רפואי אישי ודעה קדומה מתקרב

ניתן לתכנן מספריים ספציפיים של המטופל באמצעות נתוני הדמיה (CT, MRI) כדי להתאים את המימדים והמאפיינים המכניים של כלי היעד.יתר על כן, תאי גזע המושרה אוטומטית (iPSCs) ניתן להבחין לתוך תאים אנדוטיים וזרעו על ה- ft, מצמצם דחייה חיסונית.

מסקנה

טכנולוגיית ננופיבר מהפכה בתחום הנדסת רקמות פולשנית על ידי מתן הפיגמומים כי מחקה מקרוב את הממטריקס החוץ של הילידים. Advances בטכניקות ייצור, שילוב סוכן ביואקטיבי, ותנאי תאים הובילו להצלחות קליניות מראש והם משטפים את הדרך לתרגום קליני. חידושים עתידיים ב 3D bioprinting חומרים , התנהגותיים, ורפואה אישית כדי לשפר את יכולת המשיכה של שיתוף פעולה דם סטנדרטי עם מחלות רב-דלקתיות.

לקריאה נוספת על ההתקדמות האחרונה, ראה:0 (הסקירה זו של ⁇ אלקטרוספטורית vascular vascular grafts in Acta BiomaterialiaveFLT:1 ו-FLT:2 הדיון על אסטרטגיות להובלת גורמים מתקדמים במדעים מתקדמים 3.