Kök hücre terapisinin hasar görmüş organları ve dokuları yeniden üretme potansiyeli, mekanik kuvvetler, substrat sertlik ve topografik özellikler dahil olmak üzere kök hücre kaderlerini eşit derecede derinden kontrol altına almalarını önerirken, hücresel mechanosensors ve küçük moleküllerin karmaşık sürecine odaklanır.

Biofizik Cues Doğası

Biyofiziksel cues, hücreli mikronömürün fiziksel özelliklerini temsil eder ve hücrelere aktif olarak müdahale eder ve matris üzerindeki sözleşme kuvvetlerini uygular ve bu tipte üç temel biyofizik matris kategorisine göre değişir.

Mekanik Güçler

Vücuttaki hücreler sürekli mekanik kuvvetlere maruz kalıyor. Cyclic, kalp ve iskelet kaslarında, kemik ve kartilasyonda kompresyon ve kan akımından kan akımına kadar tüm fizyolojik amplitüdler, ECM ve hücre-kücimal eklemleri ile kistoid kök hücrelerine (Ceno) diğer bir kas veya farmaküle edici bir şekilde yol açabilir.

Substrate Stiffness

Ekstracellular substratının mekaniksel katılığı, farklı sertliklerin matrisleri üzerinde gömülü en iyi hücrelerden biridir. Yerli dokular, yumuşak beyin dokusundan (tahronikin) sert kemik (yakınlıklı gigapascals) sertleşirken, farklı sertlikte köksüz hücrelere gömülüp, bu dajeneratif olmayan, ve omografiye göre korelasyonelasyonel olmayanlar tarafından yapılan bu şekersizler ile çalışır.

Topografik Özellikler

Ekstra hücreli çevrenin yüzeyi en üstografisi - tip luklar, sırt çantalar ve fiberler gibi özellikler - diğer biyofiziksel bilgi katmanını teşvik eder. Hücreler nano ölçekli ve mikro ölçekli desenlere uyum sağlarken, kontaktörüntörüngenleri ve etkinin farklılığını artırabilir. Örneğin, nanofiberler Schwann hücreli maturasyonu ve neuri outgrowth for sinir bozucu yüzeyler, mikro-patterd yüzeylere göre değişebilir. Topography ayrıca genotunu etkileyebilir ve etkiler.

Mechanotransductions

Hücrelerin fiziksel uyaranlara biyokimyasal cevaplara dönüştüğü süreç, mechanotransduction olarak adlandırılır. Bu, genetik olarak hücre farklılığını düzenlemeyi sağlamak için konserde çalışan moleküler sensörler, transdüsers ve etkililer ağı içerir.

Integrin-Mediated Adhesion ve Focal Adhesion Signaling

Hücreler, ECM'ye integrin reseptörleri aracılığıyla, ki bu sinyaller sitoküler-faylı sinerjik olarak uygulanan veya Rho GTPategrins gibi alt tabakaların aktivitesini teşvik ettiğinde, Rac1 ve Cdc42. RhoA-yeterli sözleşmeye dayalı olarak, Rho-kanserli kinase (ROCK) tarafından yönlendirilir ve II.

[Üye/TAZ Transcription Factors

[Evet-kanı proteini) ve TAZ (PDZ-binding motifi ile etiketli proactivatör) nükleer mechanotransducers, yerel ortama duyarlı ve aktif, HAY /TAZ nükleer ve aktif, yüksek sözleşmeliliği gerektiren genlere yönelik prodüksiyonlar teşvik ediyor (örneğin, kemik).

Cytoskeletal Dynamics ve Nükleer Mekanik

Fiziksel olarak ekstra hücreli ortamı LINC kompleksi aracılığıyla (küköz iskelet ve sineron) devre dışı bırakmak için iletilen eylemler, bu mekanik ve orta ⁇ bağlantı, kök hücre ve potansiyel üzerindeki etkilerin ne kadar uzun süre azaltılabileceğini açıklıyor.

Organ onarımı uygulamaları

Biyofiziksel cuların manipüle edilmesi ile kök hücre farklılığını yönlendirme yeteneği, bu nedenle belirli organları tamir etmek için yeni bir avenues açtı.Tound Engineering scaffolds and bioreactors are designed to recapitulate the physical environment of the target doku, soluks the integration and functionality of transplanted cells.

Kardiyak Onarım

Kalp yetmezliği myocardial infarction, önde gelen bir ölüm nedeni olmaya devam ediyor. Kalp dokusu sürekli olarak döngüsel mekanik gerginlik altında ve sağlıklı myocardium'un sertlikleri kültür sırasında yaklaşık 10-20 kPa'dır, genetik olarak fikre sahip olan kasılma etkilerini artırmak için, araştırmacılar, kontraseptif kök hücreli kardiyomisyona ek olarak monte edilen kardiyomiyografi modelleri kullanarak, sabitlenmiş bir şekilde sabitlenmiş bir şekilde sabitlenmiş ve silikonu artırmak için göstermiştir.

Neural Rejenerasyon

Hasarlı beyin veya omurga dokusu, yumuşak aralıkta toparlanabilir sertlikte nörotrofik faktörlerle birlikte, sinir bozucu hücrelerin hem de nöronal bir kadere karşı desteklediği gibi, elektrospun fiberlere, kılavuzlukta ve regenetik sinir paketlere bağlı olarak, yumuşak bir şekilde kombine edilebilir bir şekilde, her ikiyüzlü dejenerasyona karşı doğrudan sinir bozucu hücrelere karşı doğrudan sinir bozucu bir şekilde destekleniyor.

Bone and Cartilage Onarımı

Bone sert bir dokudur ve osilojen farklılaşma sert substratlara karşı desteklenir (elastic modulus > 25 kPa).Stilage temelli seramikler ve sert polimer scaffolds rutin olarak kemik yenilemesini sağlamak için kullanılır. ancak, son çalışma dinamik yürüyüş, daha sert bir şekilde baskıcı bir ilaçlama işaretleri ve matrisi teşvik etmek için kullanılır.

Vascularizasyon

Başarılı organ onarımı, fonksiyonel bir kan tedarikine bağlıdır. Endothelial hücreler, sert vasküller (örneğin, policaprotone) ve büyüme faktörü gradientler, premakülatif 2 (VEGFR2) ve kontraseptif ağların oluşumuna destek verebilir.

Mühendislik Ekstracellular Microenvironment

Biyofiziksel tedavilerin pratik çevirisi, tam olarak kontrol edilen mikroenvironments için mühendislere yardımcı oluyor. Bu, istenen fiziksel sinyalleri zamanında teslim edebilecek uygun biyomalzemeler ve tasarım kültürü sistemlerini içerir.

Stiffness ve Topography için Biyomalzeme Tasarımı

Kolesterolü, fibrin ve hipoksinik asit gibi doğal polimerler, doku gelişimi gibi sentetik polimerler ve poliakrilamid, elektrospinning, mikro-molamid, veya üç boyutlu (3D) baskılar elde etmek için çapraz bağlantılanabilir. Örneğin, elektrograf, tam olarak ayarlanmış mikroböpücüklerin doğrusal ve zamansal kontrollerine izin verir.

Mekanik Durumlama için Biyoreactor Systems

Biyoreactors, çoklu biyofiziksel cuların aynı anda uygulanabilir olması gereken kontrollü bir ortam sağlar. Kalp doku mühendisliği için, döngüsel olarak biyoreactors bi aksiyel veya tek bir aksiyel susiyon uygular.Son kapalı sistem biyoreactors, sıvı hear stresi sadece farklılaştırmaz, ancak aynı zamanda iyileştirici ve doku üretimi için de doğrulanır.

Meydanlar ve Sınırlar

Biyofiziksel cue tabanlı yaklaşımlara rağmen, birçok engel yaygın klinik kabulden önce kalır.

Scalability ve Reproducality

Geniş implantlar ile ilgili tutarlı biyofiziksel mikroenvronasyonlar zor. Batch-to-batch varyasyonu şüpheli, porosity ve topografi, küçük boyutlu mekanik test ve otomatik görüntü analizi gibi, hücrelerden ölüm önlemek için optimize edilmelidir.

Hücre Nüfusunun Heterojenliği

Stem hücre popülasyonları, tek bir bağışçıdan bile, çeşitli ifade veya olumsuz aktivite düzeyleri nedeniyle farklı mekanik özellikleri ortaya koydu.Bu heterojenlik hala bir gret içinde karışık phenotypes ile sonuçlanır, genel fonksiyonları azaltır. Sorting hücrelere dayanan mikroflores kullanarak, yüksek sözleşmeli hücrelerin farklı anlamlarını kullanarak.

In Vivo Translation

Canlı bir organizmanın mekanik ortamı dinamik ve karmaşıktır. Implanted scaffolds, istenen mekanik kuvvetlerle kök hücrelere konu olabilir ve biyofiziksel olarak incelenen redüktörler kullanarak yeniden modellemeye izin verebilir. Örneğin, scaffold sertlik zaman içinde bozulabilir veya fibrous encaplar, çoklu zaman noktaları ile ilgili uzun vadeli in vivo çalışmalarla kök hücrelere ihtiyaç duyulabilir.Bu sorunları enzimler implantasyonlar kullanarak enzimli şekilde nasıl implantasyonel olarak nasıl implante edilebilir hale getirilebilir.

Future Yol Tarifi

Önümüzdeki on araştırma muhtemelen diğer düzenleyici sinyaller ve bireysel hastalar için kişiselleştirilmiş tedavilerle biyofiziksel cues entegre etmeye odaklanacaktır.

Combinatorial ve Dynamic Cues

Doğa nadiren tek bir hapue izolasyon kullanır. Gelişen biyoreactors, bu multi-parametre sistemlerini optimize etmek için karmaşık, zaman-varying kombinasyonlarını uygulayabilir, örneğin, çok kanallı mikrofluidic cihazı, hücrelerin hücreyi yetişkin kardiyak gelişime maruz bırakabilir.

Kişiselleştirilmiş Tıp ve In Vivo Reprogramming

Hastaya özgü düklenen pluripotent kök hücreler (iPSC) zaten otologer nakil için söz veriyor. Ek olarak, araştırmacılar, biyokimyasal olmayan hücrelerden bir biyopsi almak için, sitular halindeki veya yumuşaklığa karşı tedavi etmek için tam olarak onarım yapabilirler.

Sonuçta, organ onarımı için kök hücre tedavilerinin başarısı, hücrelerin fiziksel dünyasını nasıl yorumlayabildiği derin bir anlayışa bağlıdır. Biyomalzemeler ve kültür sistemlerini sadık bir şekilde gelişmekte olan ve yetişkin dokular için yeniden üreterek, kök hücre kaderini hassas bir şekilde yönlendirebiliriz.Kanonik hastalıkların tedavisi ile ilgili yeni bir adım atarak, kalp yetmezliği olan hastalardan yeni bir yaralama, osteobiyolojik hastalık ve diğer sayısız hastalıktan kaynaklanan diğer koşullara doğru gerekli bir adımdır.