3D Cell Culture: Scaffolds for Tissue Engineering

In the name of God the Appreciative the Source of peace

Prof. Kalbassi

Hamid Salari Joo

Tissue Engineering

که ای بافت را پروسه ای که در آن مواد، سلول ها، فاکتورهای رشد و دیگر مولکول های فعال زیستی با همدیگر یکی شده و قسمتی یا ت. می سازند که منجر به تعمیر و رشد دوباره یک بافت آسیب دیده در محل جایگذاری شده می شود

بعدی که دارای 3موادی که در این فرایند استفاده می شود، عمدتا منشا پلیمری یا سرامیکی دارند و از آنها برای تولید ساختارهای. اندازه، شکل و خصوصیات فیزیکی مناسبی جهت انجام عملکردهای ویژه هستند، استفاده می گردد

چهار چوب بندی(scaffold )ط باید قابلیت جذب سلولهای هدف در محیط کشت به خود را داشته باشد و همچینن بتواند شرایبعدی 3رشد تا بدین شکل بتواند شرایط مطلوب برای. تکثیر آنها و هم چنین جذب ماتریکس خارج سلولی را به درون خود داشته باشد

. سلولهای هدف به شکل یک بافت را فراهم آورد

Scaffoldها در واقع فضایی را برای توسعه و رشد بافت و همچنین شرایط فیزیکی را برای رشد سلول فراهم میکنند .

هیدرو ژل ها(Hydrogels ) قابلیتencapsulate کپسوله کردن و همچنین فراهم کردن محیط مناسب برای رشد سلولهای جدارا میتوان جهت حفاظت و حفاظت ( Collagen gels)به عنوان مثال، ژل های کالژن . شده از هم در محیط کشت را نشان داده است

xenograftedایمنی سلولهای and homograftedاستفاده کرد .

برخی از ژل هایscaffoldعنوان ب. را میتوان بطور مستقیم به درون مکانی از بدن که هدف بازسازی آن قسمت وجود دارد تزریق کرد. مثال برای بافت های غضروف و استخوان میتوان از این حالت استفاده کرد

جنسScaffold ن بافت باید طوری انتخاب شود که بعد از رشد سلول و تشکیل بافت و در نهایت انتقال بافت ساخته شده به درو. آسیب دیده مورد نظر و اتصال با آن، بدن براحتی بتواند آنرا در خود حل کند

همچنین ساختارScaffold و میزان تخلخل آن باید طوری باشد که اجازه ورود سلولها به درون خود، ورود مواد مغذی به درون خود وق خونی را همچنین باید شرایط را برای رشد شبکه جدیدی از مویرگ ها یا عرو . خروج مواد زائد حاصل از متابولیسم سلولها را تسهیل کند

. فراهم کند

بطور کلی میزان سطح باالیScaffoldل منجر به منجر به اتصال تعداد خیلی بیشتری سلول به بستر فراهم شده می شود و همچنین حجم باالی تخلخ. فراهم شدن شرایط کافی برای مهاجرت سلولها، رشد سلولها و جریان کافی مواد غذایی و مواد زائد می گردد

:باید به موارد زیر توجه داشتScaffoldبنابراین در هنگام طراحی ابعاد سلول هایی که قرار است کشت داده شوند و رشد کنند1)نوع فعالیت سلول های هدف 2)نوع تولیدات و اندازه متابولیت های مورد نیاز سلولهای مورد نظر 3)نوع مواد زائد تولیدی توسط سلولها 4)استنوع و میزان مواد غذایی که سلولها و در نهایت یک بافت نیاز دارند که تعیین کننده میزان حضور مویرگهای تغذیه کننده5)

:به لحاظ ماهیت استفاده می شودScaffoldبطور کلی دو نوع .همگی سازش پذیری زیستی بسیار خوب و میزان سمیت خیلی پائین و همچنین پاسخ های التهابی کم از خود نشان داده اند..... طبیعی1)

CollagenFibrinFibroinGlycosaminoglycansChitosanAlginatesstarch. تسازگار پذیری کمتری نسبت به گروه طبیعی دارند ولی نتایج آنها نسبت به گروه طبیعی قابل پیش بینی تر اس....... سنتتیک 1)

Poly(glycolic acid) (PGA),

Poly(lactic acid) (PLA), or their copolymers or blends Aliphatic poly-ester polycaprolactone (PCL)

Collagen

کالژن یک پروتئین با ساختمان رشته ای و ساختمان هلیکال است

:شامل.Scaffoldدالیل اصلی استفاده از کالژن در ساخت فراهم کردن اتصال مکانیکی به بافت های اتصالی 1). فراهم کردن مکانی مناسب جهت اتصال سلولها و رشد و توسعه مویرگهای خونی می باشد2)

:سه نوع کالژن وجود دارد

(1type I (found in skin and bone)(2type II (cartilage)

(3type III (blood-vessel walls)

روش معمول تولیدScaffold روش ...... از جنس کالژنfreeze-dryingبطوریکه سوسپانسیونی از رشته های . است. پروتئینی کالژن را با نمک کریستاله شده در فریز درایر قرار میدهند

Collagen scaffolds........ مطالعه و استفاده شده استخونیرگهایو مویرگعمدتا در تولید.

Chitosan

تفاده از آنزیم این پلی ساکارید را میتوان با اس. کیتوزان نوعی پلی ساکارید است که در پوسته خارجی سخت پوستان و حشرات وجود دارد.هایی مثل کیتوزاناز و لیزوزایم تخریب کرد

بعدی درآورد3کیتوزان را میتوان به شکل ساختارهای .

بررس ی های بیولوژیک بر رویscaffold کیتوزانی نشان داد که سلولهای کشت داده شده در این نوعscaffold ها شکل ظاهری خود.و همچنین فعالیت متابولیکی خود را بخوبی حفظ میکنند

در استفاده هایی که ازscaffold یات کیتوزان که برای بهبود مشکالت بافت استخوانی صورت پذیرفته نشان داد که همه خصوص.بیولوژیک و ساختاری بافت استخوان را افزایش داده است

Glycosaminoglycan (GAGs)

گلیکوپروتئین هایی هستند که به میزان خیلی زیادی در ماتریکس خارج سلولی وجود دارد

مطالعات زیادی توانایی این گلیکوپروتئین ها را در ترکیب با کالژن در ساخت موفقیت آمیزscaffold به شکل نانولوله به اثبات رسانده. اند

ور ماتریکس خارج به دلیل اتصاالتی که بین کالژن و این گلیکوپروتئین ها بوجود می آید منجر به ایجاد شبکه درهم پیوسته ای جهت حض

بعدی سلولها و تبدیل 3این ویژگی یکی از مهمترین پایه ها و اصولی است جهت شروع رشد . می شود( extracellular matrix)سلولی . شدن به بافت

Agarose

پلیمر پلی ساکاریدی است که از جلبک ها استخراج می شود و بطور گسترده ای در تحقیقات پزشکی استفاده می شود .

از . شده استبخاطر گروه های هیدروکسیل خیلی باالیی که در ساختار این پلیمر وجود دارد منجر به قابلیت انحالل خیلی باالی آن در آب

افتی بسیار ارزشمند است و براحتی بعد از استفاده و بکارگیری در بافت مورد نظر و ایجاد اتصاالت درون بscaffoldاینرو جهت تولید ود و از رشد میکنند با سلولهای مجاور بافت پیوند داده شده، این پلیمر براحتی از در بدن تجزیه می شscaffoldسلولهایی که روی این نوع

. بدن خارج می شود

scaffold بعدی رشد کنند و مواد غذایی خود را دریافت 3ی که از این نوع پلمیر تولید میشود براحتی منجر میشود که سلولها بصورت. کنند و با تشکیل بافت قابلیت اتصال و استفاده در جراحی های ترمیم غضروف ها استفاده می شود

Alginate is a naturally derived polysaccharide found in cell walls of brown algae.

It is a polyanion composed of two repeating monomer units: β -d-mannuronate (n) and α -l-guluronate(m)

Alginate beads are used to encapsulate cells.

Hepatocytes seeded on alginate porous scaffolds kept their functionality and secreted albumin

Alginate