Nanostrukturlu matrislər üzərində toxuma mühəndisliyi. Toxuma mühəndisliyi - müasir tibbə pəncərə. Toxuma mühəndisliyinin müasir imkanları

Toxuma mühəndisliyi bir vaxtlar bioloji materialların alt sahəsi kimi təsnif edilirdi, lakin əhatə dairəsi və əhəmiyyəti artaraq, öz başına bir alt sahə hesab edilə bilər. Parçaların düzgün işləməsi üçün müəyyən mexaniki və struktur xüsusiyyətləri tələb olunur. "Toxuma mühəndisliyi" termini həmçinin süni şəkildə yaradılmış dəstək sistemində (məsələn, süni mədəaltı vəzi və ya süni qaraciyər) hüceyrələrdən istifadə edərək xüsusi biokimyəvi funksiyaların modifikasiyasına aiddir. "Regenerativ tibb" termini tez-tez toxuma mühəndisliyi ilə sinonim olaraq istifadə olunur, baxmayaraq ki, regenerativ tibb toxuma istehsal etmək üçün kök hüceyrələrin istifadəsinə daha çox diqqət yetirir.

Tipik olaraq, toxuma mühəndisliyi, Langer və Vacanti tərəfindən ifadə edildiyi kimi, "toxumanın və ya bütöv bir orqanın funksiyasını bərpa edən, saxlayan və ya yaxşılaşdıran bioloji əvəzediciləri inkişaf etdirmək üçün mühəndislik və biologiya prinsiplərini tətbiq edən fənlərarası sahə" kimi baxılır. Toxuma mühəndisliyi həmçinin "toxumaların böyüməsi prinsiplərinin anlaşılması və onların klinik istifadə üçün funksional toxuma əvəzedicilərinin istehsalına tətbiqi" kimi müəyyən edilmişdir. Daha çox Ətraflı Təsviri ifadə edir ki, "toxuma mühəndisliyinin əsas fərziyyəsi təbii istifadənin olmasıdır bioloji sistemlər inkişafda daha böyük uğurlar əldə etməyə imkan verəcək terapevtik üsullar toxumanın funksiyasını dəyişdirmək, təmir etmək, saxlamaq və/və ya genişləndirmək məqsədi daşıyır.

Hüceyrələr qan kimi maye toxumalardan müxtəlif üsullarla, adətən sentrifuqa ilə əldə edilə bilər. Hüceyrələri sərt toxumalardan əldə etmək daha çətindir. Tipik olaraq, toxuma doğranır və sonra hüceyrələri ehtiva edən hüceyrədənkənar matrisi çıxarmaq üçün tripsin və ya kollagenaz fermentləri ilə həzm olunur. Bundan sonra hüceyrələrin sərbəst üzməsinə icazə verilir və sanki maye toxumadan çıxarılır. Tripsinlə reaksiya sürəti temperaturdan çox asılıdır və yüksək temperatur hüceyrələrə böyük ziyan vurur. Kollagenaz aşağı temperatur tələb edir və buna görə də daha az hüceyrə itkisi olur, lakin reaksiya daha uzun çəkir və kollagenaza özü bahalı reagentdir. Hüceyrələr tez-tez üçölçülü toxumanın meydana gəlməsini dəstəkləyə bilən süni strukturlara implantasiya edilir. Bu strukturlara iskele deyilir.

Dokuların bərpası məqsədinə çatmaq üçün iskele bəzi xüsusi tələblərə cavab verməlidir. Yüksək məsaməlik və müəyyən edilmiş məsamə ölçüsü, həm hüceyrələr, həm də struktur boyunca hüceyrə səpilməsini və yayılmasını təşviq etmək üçün lazımdır. qida maddələri. Bioloji parçalanma tez-tez əhəmiyyətli bir amildir, çünki ağaclar ətrafdakı toxumalara lazımsız şəkildə udulur cərrahi çıxarılması. Parçalanmanın baş vermə sürəti mümkün qədər toxuma əmələ gəlmə sürəti ilə üst-üstə düşməlidir: bu o deməkdir ki, istehsal edilən hüceyrələr öz ətraflarında öz təbii matris quruluşunu yaratmış olsalar da, onlar artıq bədəndə struktur bütövlüyünü təmin edə bilirlər və nəticədə. Nəticədə, iskele qırılacaq, mexaniki yükü öz üzərinə götürəcək yeni yaranan toxuma qalacaq.

Müxtəlif iskele materialları (təbii və sintetik, bioloji parçalana bilən və daimi) tədqiq edilmişdir. Bu materialların əksəriyyəti toxuma mühəndisliyi tədqiqat mövzusu kimi ortaya çıxmazdan əvvəl tibb sahəsində tanınırdı və artıq, məsələn, tikiş əməliyyatlarında istifadə olunurdu. İdeal xassələrə (biouyğunluq, qeyri-immunogenlik, şəffaflıq və s.) malik olan iskele hazırlamaq üçün onun üçün yeni materiallar hazırlanmışdır.

İskelelər təbii materiallardan da tikilə bilər: xüsusilə, müxtəlif hüceyrədənkənar matris törəmələri və onların hüceyrə böyüməsini dəstəkləmək qabiliyyəti tədqiq edilmişdir. Kollagen və ya fibrin kimi zülal materialları və xitozan və ya qlikozaminoqlikan (GAG) kimi polisaxaridlər uyğunluq baxımından uyğundur, lakin bəzi suallar hələ də açıq qalır. İskele funksional qrupları kiçik molekulların (dərmanların) xüsusi toxumalara çatdırılmasında faydalı ola bilər.

Karbon nanoborular

Karbon nanoborucuqları, diametri birdən bir neçə on nanometrə və uzunluğu bir neçə santimetrə qədər olan, boruya yuvarlanan bir və ya bir neçə altıbucaqlı qrafit müstəvilərindən ibarət olan və adətən yarımkürə şəklində bitən silindrik strukturlardır. yarım fulleren molekulu.

Məlum olduğu kimi, fulleren (C60) 1985-ci ildə Smalley, Kroto və Curl qrupu tərəfindən kəşf edilmiş və 1996-cı ildə bu tədqiqatçılar mükafatlandırılmışdır. Nobel mükafatı kimya üzrə. Haqqında karbon nanoborular, onda onların açılış tarixini dəqiq adlandırmaq mümkün deyil. İijimanın 1991-ci ildə çoxdivarlı nanoboruların quruluşunu müşahidə etdiyi hamıya məlum olsa da, daha əvvəl karbon nanoborucuqlarının kəşfinə dair sübutlar var. Məsələn, 1974-1975-ci illərdə. Endo və başqaları buxar kondensasiyası ilə hazırlanmış diametri 100 nm-dən az olan nazik boruları təsvir edən bir sıra məqalələr dərc etmişlər, lakin strukturun daha ətraflı tədqiqi aparılmamışdır.

1977-ci ildə SSRİ Elmlər Akademiyasının Sibir Bölməsinin Kataliz İnstitutunun bir qrup alimi mikroskop altında dəmir-xrom dehidrogenləşdirmə katalizatorlarının karbonlaşmasını tədqiq edərkən “boş karbon dendritlərinin” əmələ gəlməsini qeydə aldılar; formalaşması təklif edilmiş və divarların quruluşu təsvir edilmişdir. 1992-ci ildə “Nature” jurnalında nanoborucuqların 1953-cü ildə müşahidə edildiyini bildirən məqalə dərc olundu. Bir il əvvəl, 1952-ci ildə sovet alimləri Raduşkeviç və Lukyanoviçin məqaləsində diametri təxminən 100 nm olan liflərin elektron mikroskopik müşahidəsi haqqında məlumat verilmişdi. karbon oksidinin dəmir katalizatorunda termal parçalanması. Bu tədqiqatlar da davam etdirilmədi.

Karbonun bu allotropik formasını proqnozlaşdırmaq üçün bir çox nəzəri iş var. Kimyaçı Cons (Dedalus) öz işində qrafitdən bükülmüş borular haqqında düşünürdü. L.A.Çernozatonski və başqalarının İijimanın əsəri ilə eyni ildə nəşr olunmuş əsərində karbon nanoborucuqları alınmış və təsvir edilmişdir və M.Yu.Kornilov 1986-cı ildə təkdivarlı karbon nanoborucuqlarının mövcudluğunu proqnozlaşdırmaqla yanaşı, həm də təklif etmişdir. onların böyük elastikliyi.

Nanoboru quruluşu

İdeal nanoboru silindrə yuvarlanmış qrafit müstəvisidir, yəni təpələrində karbon atomları olan müntəzəm altıbucaqlılarla düzülmüş səthdir. Belə bir əməliyyatın nəticəsi nanoborunun oxuna nisbətən qrafit müstəvisinin oriyentasiya bucağından asılıdır. Orientasiya bucağı, öz növbəsində, nanoborunun şirallığını, xüsusən də onun elektrik xüsusiyyətlərini təyin edir.

Şəkil 1. (n, m) nanoboru istehsal etmək üçün qrafit müstəvisinin yuvarlanması

Xirallıq nanoborusu (n, m) əldə etmək üçün qrafit müstəvisini nöqtəli xətlərin istiqamətləri boyunca kəsib R vektorunun istiqaməti boyunca yuvarlamaq lazımdır.

Təyyarənin qatlanması nəticəsində koordinatların başlanğıcında yerləşən altıbucaqlı ilə üst-üstə düşməli olan altıbucaqlının koordinatlarını göstərən sifarişli cüt (n, m) nanoborunun xirallığı adlanır və təyin olunur. Xirallığı göstərməyin başqa bir yolu nanoborunun bükülmə istiqaməti ilə bitişik altıbucaqlıların ümumi tərəfi paylaşdığı istiqamət arasındakı α bucağını göstərməkdir. Lakin, bu halda üçün tam təsviri Nanoborunun həndəsəsi onun diametrini göstərməlidir. Birdivarlı nanoborunun xirallıq indeksləri (m, n) onun diametrini D unikal şəkildə müəyyən edir. Göstərilən əlaqə aşağıdakı formaya malikdir:

burada d 0 = 0,142 nm qrafit müstəvisində qonşu karbon atomları arasındakı məsafədir.

Xirallıq indeksləri (m, n) və α bucağı arasındakı əlaqə aşağıdakı əlaqə ilə verilir:

Nanoborucuqların bükülməsinin müxtəlif mümkün istiqamətləri arasında altıbucaqlının (n, m) koordinatların mənşəyi ilə düzülməsi onun strukturunun təhrif edilməsini tələb etməyənlər seçilir. Bu istiqamətlər, xüsusilə, α = 0 (kreslo konfiqurasiyası) və α = 30 ° (ziqzaq konfiqurasiyası) bucaqlarına uyğundur. Göstərilən konfiqurasiyalar müvafiq olaraq xiralitetlərə (n, 0) və (2m, m) uyğun gəlir.

Tək divarlı nanoborular

Eksperimental olaraq müşahidə edilən tək divarlı nanoborucuqların strukturu bir çox cəhətdən yuxarıda təqdim olunan ideallaşdırılmış şəkildən fərqlənir. İlk növbədə, bu, müşahidələrdən göründüyü kimi, forması ideal yarımkürədən uzaq olan nanoborunun təpələrinə aiddir. Təkdivarlı nanoborular arasında xüsusi yeri kreslo adlanan nanoborular və ya şirallığa malik nanoborular tutur (10, 10). Bu tip nanoborularda hər altı üzvlü halqaya daxil olan C-C bağlarından ikisi borunun uzununa oxuna paralel olaraq istiqamətləndirilir. Bənzər quruluşa malik nanoborular sırf metal quruluşa malik olmalıdır.

Çoxdivarlı nanoborular

Çoxdivarlı nanoborular birdivarlı nanoborulardan daha geniş müxtəlif forma və konfiqurasiyalarda fərqlənir. Quruluşların müxtəlifliyi həm uzununa, həm də eninə istiqamətlərdə özünü göstərir. "Rus kuklaları" tipli quruluş bir-birinə koaksial şəkildə yerləşdirilmiş silindrik boruların toplusudur. Bu quruluşun başqa bir variasiyası bir-birinin içərisində yerləşdirilmiş koaksial prizmaların toplusudur. Nəhayət, yuxarıdakı strukturların sonuncusu tumarla bənzəyir. Bütün strukturlar, kristal qrafitin bitişik təyyarələri arasındakı məsafəyə xas olan 0,34 nm dəyərinə yaxın olan bitişik qrafit təbəqələri arasındakı məsafə ilə xarakterizə olunur.

Çoxdivarlı nanoborucuqların konkret strukturunun konkret eksperimental vəziyyətdə həyata keçirilməsi sintez şəraitindən asılıdır. Mövcud eksperimental məlumatların təhlili göstərir ki, çoxdivarlı nanoborucuqların ən tipik strukturu uzunluğu boyunca növbə ilə yerləşmiş “Rus yuva kuklası” və “papier-maşe” tipli bölmələri olan strukturdur. Bu halda, daha kiçik "borular" ardıcıl olaraq daha böyük borulara daxil edilir.

Karbon nanoboruların hazırlanması

Karbon nanoborucuqlarının (CNTs) sintezi üsullarının inkişafı sintez temperaturunun aşağı salınması yolu ilə getmişdir. Fullerenlərin alınması texnologiyası yaradıldıqdan sonra məlum olmuşdur ki, qrafit elektrodlarının elektrik qövslə buxarlanması zamanı fullerenlərin əmələ gəlməsi ilə yanaşı, uzadılmış silindrik strukturlar əmələ gəlir. Mikroskopçu Sumio İijima, ötürücü elektron mikroskopdan (TEM) istifadə edərək, bu strukturları nanoborular kimi tanıyan ilk şəxs olub. CNT-lərin istehsalı üçün yüksək temperatur üsullarına elektrik qövsü üsulu daxildir. Bir qrafit çubuğunu (anodu) elektrik qövsündə buxarlasanız, qarşı elektrodda (katodda) sərt karbon yığılması (çöküntüsü) əmələ gəlir ki, onun yumşaq nüvəsində diametri 15- olan çoxdivarlı CNT-lər var. 20 nm və uzunluğu 1 mkm-dən çox. Yüksək temperaturda fulleren hissindən CNT-lərin əmələ gəlməsi istilik effektləri Soot ilk dəfə Oksford və İsveçrə qrupları tərəfindən müşahidə edilmişdir. Elektrik qövs sintezi üçün quraşdırma metal tutumlu və enerji istehlak edir, lakin müxtəlif növ karbon nanomateriallarının istehsalı üçün universaldır. Bu vəziyyətdə əhəmiyyətli bir problem qövs yanması zamanı prosesin qeyri-bərabərliyidir. Elektrik qövs üsulu bir vaxtlar lazer buxarlanma (ablation) metodunu lazer şüası ilə əvəz etdi. Ablyasiya qurğusu 1200C temperatur istehsal edən rezistiv qızdırmalı adi sobadır. Orada daha yüksək temperatur əldə etmək üçün sobaya bir karbon hədəfi yerləşdirmək və onu ona yönəltmək kifayətdir. lazer şüası, növbə ilə hədəfin bütün səthini skan edir.

Beləliklə, Smalley's qrupu, qısa impulslu lazerlə bahalı qurğulardan istifadə edərək, 1995-ci ildə onların sintez texnologiyasını "əhəmiyyətli dərəcədə sadələşdirən" nanoborular əldə etdi. Bununla belə, CNT-lərin məhsuldarlığı aşağı olaraq qaldı. Qrafitə nikel və kobaltın kiçik əlavələrinin tətbiqi CNT-lərin məhsuldarlığını 70-90% -ə çatdırmağa imkan verdi. Bu andan etibarən nanoborunun əmələ gəlməsi mexanizminin dərk edilməsində yeni mərhələ başlayır. Metalın böyümə üçün katalizator olduğu aydın oldu. Aşağı temperatur metodu ilə nanoborucuqların istehsalına dair ilk işlər belə ortaya çıxdı - karbohidrogenlərin katalitik piroliz üsulu (CVD), burada katalizator kimi dəmir qrupu metal hissəciklərindən istifadə edildi. CVD üsulu ilə nanoboruların və nanoliflərin istehsalı üçün quraşdırma variantlarından biri katalizatoru və karbohidrogeni yüksək temperatur zonasına daşıyan inert daşıyıcı qazın verildiyi reaktordur. Sadələşdirilmiş şəkildə, CNT-lərin böyümə mexanizmi aşağıdakı kimidir. Karbohidrogenlərin termik parçalanması zamanı əmələ gələn karbon metal nanohissəcikdə həll olur.

Bir hissəcikdə yüksək karbon konsentrasiyasına çatdıqda, təhrif edilmiş semifuleren qapağı şəklində katalizator hissəciyinin üzlərindən birində artıq karbonun enerji baxımından əlverişli "buraxılması" baş verir. Nanoboru belə yaranır. Parçalanmış karbon katalizator hissəciyinə daxil olmağa davam edir və onun artıq konsentrasiyasını ərimədə atmaq üçün daim ondan xilas olmaq lazımdır. Ərinmənin səthindən yüksələn yarımkürə (semifulleren) özü ilə həll olunmuş artıq karbonu daşıyır, onun atomları ərintidən kənarda silindrik çərçivə-nanoboru olan C-C bağı əmələ gətirir. Nanoölçülü vəziyyətdə olan hissəciyin ərimə temperaturu onun radiusundan asılıdır. Radius nə qədər kiçik olsa, ərimə temperaturu bir o qədər aşağı olur. Buna görə də, ölçüsü təxminən 10 nm olan dəmir nanohissəcikləri 600C-dən aşağı ərimiş vəziyyətdədir. Hazırda 550C-də Fe hissəciklərinin iştirakı ilə asetilenin katalitik pirolizindən istifadə etməklə CNT-lərin aşağı temperaturda sintezi həyata keçirilir. Sintez temperaturunun azaldılması da var Mənfi nəticələr. Daha aşağı temperaturlarda böyük diametrli (təxminən 100 nm) və “bambuk” və ya yuvalanmış nanokonlar kimi yüksək qüsurlu quruluşa malik CNT-lər əldə edilir. Yaranan materiallar yalnız karbondan ibarətdir, lakin onlar lazer ablasiyası və ya elektrik qövs sintezi ilə əldə edilən tək divarlı karbon nanoborucuqlarında müşahidə edilən qeyri-adi xüsusiyyətlərə (məsələn, Yanq modulu) yaxınlaşmırlar.

Toxuma mühəndisliyi konstruksiyaları toxuma funksiyasını bərpa etmək və ya yaxşılaşdırmaq üçün bioloji əvəzedicilər yaratmaq üçün istifadə olunur. Quruluşun tərkib hissəsi kimi hüceyrələr müxtəlif mənbələrdən əldə edilə bilər və zəif diferensiallaşmış hüceyrələrdən yüksək differensiallaşmış hüceyrələrə qədər müxtəlif diferensiallaşma mərhələlərində ola bilər. Hazırlanmış matrisin hüceyrələr tərəfindən kolonizasiyası cari problem müasir biotibb. Bu halda, matrisin səthinin xassələri hüceyrənin kolonizasiyasına, o cümlədən hüceyrə birləşməsinə və matris boyunca yayılmasına təsir göstərir.

Toxuma mühəndisliyi konstruksiyalarının alınması üçün hazırda məlum olan üsullar hüceyrə süspansiyonunun hazırlanmasından və bu suspenziyanın biouyğun materiala fiziki tətbiqindən istifadə edərək, bir təbəqə yaratmaq və materialı uzun müddət məhlulda yerləşdirmək üçün tədricən asma kulturasının çökdürülməsi yolu ilə istifadə olunur. , materialın bütün həcmi boyunca hüceyrələrin nüfuz etməsi, həmçinin 3D bioprinting istifadə üçün kifayətdir. Sidik kanalı, sidik kisəsi, öd kanalı və nəfəs borusu kimi içi boş daxili orqanların toxuma mühəndisliyi ekvivalentlərinin formalaşması üçün müxtəlif üsullar təklif edilmişdir.

Klinik tədqiqatlar[ | ]

Biouyğun materiallara əsaslanan toxuma mühəndisliyi strukturları tədqiq edilmişdir klinik tədqiqatlar uroloji və dermatoloji xəstəlikləri olan xəstələrdə.

həmçinin bax [ | ]

Qeydlər [ | ]

1. , Fox C. F. Toxuma mühəndisliyi: Qranlibakken, Lake Tahoe, Kaliforniya, 26-29 fevral 1988-ci ildə keçirilən seminarın materialları. - Alan R. Liss, 1988. - T. 107.
2. Atala A., Kasper F.K., Mikos A.G. Mürəkkəb toxumaların mühəndisliyi // Elm tərcümə tibb. - 2012. - T. 4, No 160. - S. 160rv12. - ISSN 1946-6234. - DOI:10.1126/scitranslmed.3004890.
3. Vasyutin I.A., Lyndup A.V., Vinarov A.Z., Butnaru D.V., Kuznetsov S.L. Toxuma mühəndisliyi texnologiyalarından istifadə edərək uretranın yenidən qurulması. (Rus) // Rusiya Akademiyasının bülleteni tibb elmləri. - 2017. - T. 72, No 1. - səh. 17–25. - ISSN 2414-3545. - DOI: 10.15690/vramn771.
4. Baranovski D.S., Lyndup A.V., Parşin V.D. Traxeyanın toxuma mühəndisliyi üçün in vitro funksional olaraq tam kirpikli epitelin əldə edilməsi (rus) // Rusiya Tibb Elmləri Akademiyasının bülleteni. - 2015. - T. 70, No 5. - səh. 561–567. - ISSN 2414-3545. - DOI:10.15690/vramn.v70.i5.1442.
5. Lawrence B. J., Madihally S. V. Parçalana bilən 3D məsaməli matrislərdə hüceyrə kolonizasiyası // Hüceyrə yapışması və miqrasiyası. - 2008. - T. 2, No 1. - səh. 9-16.
6. Mironov V. və b. Orqan çapı: kompüter dəstəkli reaktiv əsaslı 3D toxuma mühəndisliyi // Biotexnologiyada TRENDS. – 2003. – T. 21. – Yox. 4. – səh.157-161. doi:

IN Son vaxtlar Bütün dünyada əmək qabiliyyətli yaşda olan insanların xəstəliklərinin və əlilliklərinin sayının artmasından ibarət həyəcanverici bir model mövcuddur ki, bu da təcili olaraq yeni, daha effektiv və əlçatan üsulların işlənib hazırlanmasını və klinik praktikaya daxil edilməsini tələb edir. reabilitasiya müalicəsi xəstə.

Bu üsullardan biri implantasiya və transplantasiya ilə yanaşı toxuma mühəndisliyidir. Hüceyrə və toxuma mühəndisliyi molekulyar və hüceyrə biologiyası sahəsində ən son irəliləyişdir. Bu yanaşma effektiv biotibbi texnologiyaların yaradılması üçün geniş perspektivlər açmışdır ki, onların köməyi ilə zədələnmiş toxuma və orqanları bərpa etmək və insanın bir sıra ağır metabolik xəstəliklərini müalicə etmək mümkün olur.

Toxuma mühəndisliyinin məqsədi zədələnmiş orqan və ya toxumanın bərpası və ya bərpasını stimullaşdırmaq üçün xəstəyə sonrakı transplantasiya üçün insan orqanizmindən kənarda canlı, funksional toxumaların və ya orqanların dizaynı və becərilməsidir. Başqa sözlə desək, qüsur yerində toxumanın üçölçülü strukturu bərpa edilməlidir.

İnert materiallardan hazırlanmış ənənəvi implantlar, digər şeylərlə yanaşı, bioloji (metabolik) funksiyaları bərpa edən mühəndis toxumalarından fərqli olaraq, zədələnmiş toxumaların fiziki və mexaniki çatışmazlıqlarını aradan qaldıra bilər. Yəni, toxuma bərpası baş verir və onun sintetik materialla sadə dəyişdirilməsi deyil.

Bununla belə, toxuma mühəndisliyinə əsaslanan rekonstruktiv təbabətin üsullarını inkişaf etdirmək və təkmilləşdirmək üçün yeni yüksək funksional materiallar hazırlamaq lazımdır. Bioimplantlar yaratmaq üçün istifadə edilən bu materiallar canlı toxumalar üçün xarakterik olan toxuma mühəndisliyi strukturlarına xüsusiyyətlər verməlidir. Bu xüsusiyyətlər arasında:

• 1) özünü müalicə etmək bacarığı;
• 2) qan tədarükünü saxlamaq qabiliyyəti;
• 3) amillərə cavab olaraq struktur və xassələri dəyişmək qabiliyyəti mühit mexaniki yük də daxil olmaqla.

Müvəffəqiyyətin ən vacib elementi diferensiallaşmağa, müvafiq fenotipi saxlamağa və spesifik bioloji funksiyaları yerinə yetirməyə qadir olan lazımi sayda funksional aktiv hüceyrələrin olmasıdır. Hüceyrələrin mənbəyi bədən toxumaları və ola bilər daxili orqanlar. Rekonstruktiv terapiyaya ehtiyacı olan xəstədən və ya ondan uyğun hüceyrələrdən istifadə etmək mümkündür yaxın qohum(avtojen hüceyrələr). İlkin və kök hüceyrələr də daxil olmaqla müxtəlif mənşəli hüceyrələrdən istifadə edilə bilər. İlkin hüceyrələr, cərrahi yolla birbaşa donor orqanizmdən (ex vivo) götürülə bilən spesifik toxumanın yetkin hüceyrələridir. Əgər ilkin hüceyrələr konkret donor orqanizmdən götürülürsə və sonradan bu hüceyrələri ona resipient kimi implantasiya etmək zərurəti yaranarsa, implantasiya edilmiş toxumanın rədd edilməsi ehtimalı aradan qalxır, çünki ilkin hüceyrələrin və onların immunoloji uyğunluğu maksimumdur. alıcı mövcuddur. Bununla belə, ilkin hüceyrələr, bir qayda olaraq, bölünə bilmir - onların çoxalma və böyümə potensialı aşağıdır. Belə hüceyrələri in vitro (toxuma mühəndisliyi vasitəsilə) becərərkən bəzi hüceyrə növləri üçün dedifferensasiya, yəni spesifik, fərdi xüsusiyyətlərin itirilməsi mümkündür. Məsələn, bədəndən kənarda yetişdirilən xondrositlər çox vaxt şəffaf qığırdaqdan çox lifli əmələ gətirirlər.

İlkin hüceyrələr bölünə bilmədiyi və spesifik xüsusiyyətlərini itirə bildiyi üçün hüceyrə mühəndisliyi texnologiyalarının inkişafı üçün alternativ hüceyrə mənbələrinə ehtiyac var. Kök hüceyrələr belə bir alternativ oldu.

Kök hüceyrələr xüsusi bioloji stimullara məruz qaldıqda bölünmə, özünü yeniləmə və müxtəlif növ ixtisaslaşmış hüceyrələrə diferensiallaşma qabiliyyətinə malik olan fərqlənməmiş hüceyrələrdir.

Kök hüceyrələr "yetkin" və "embrionik" bölünür. Embrion kök hüceyrələri erkən embrionun inkişafının daxili hüceyrə kütləsindən, yetkin kök hüceyrələr isə yetkin toxumadan, göbək kordonundan və hətta dölün toxumasından əmələ gəlir. Bununla belə, embrion kök hüceyrələri əldə edərkən insan rüşeyminin qaçılmaz məhvi ilə bağlı etik problem var. Buna görə, yetkin bir orqanizmin toxumalarından hüceyrələri "çıxarmaq" üstünlük təşkil edir. Məsələn, 2007-ci ildə Yaponiyanın Kyoto Universitetindən Shinya Yamanaka, insanın integumentar toxumalarından (əsasən dəri) əldə edilən induksiya edilmiş pluripotent kök hüceyrələri (iPSC) kəşf etdi. iPSC-lər regenerativ təbabət üçün həqiqətən görünməmiş imkanlar təklif edir, baxmayaraq ki, bir çox problem ciddi şəkildə tibbi praktikaya keçməzdən əvvəl həll edilməlidir.

Təşkilata rəhbərlik etmək, zədələnmiş toxumanın rekonstruksiyası zamanı hüceyrələrin böyüməsini və differensiasiyasını saxlamaq üçün xüsusi hüceyrə daşıyıcısı tələb olunur - süngər və ya pomzaya bənzər üçölçülü şəbəkə olan matris. Onları yaratmaq üçün bioloji cəhətdən inert sintetik materiallar, təbii polimerlərə əsaslanan materiallar (xitozan, alginat, kollagen) və biokompozitlər istifadə olunur. Məsələn, sümük toxumasının ekvivalentləri sümük iliyinin kök hüceyrələrinin yönəldilmiş diferensasiyası ilə əldə edilir, kordon qanı və ya yağ toxumasını osteoblastlara çevirir, daha sonra onların bölünməsini dəstəkləyən müxtəlif materiallara tətbiq olunur (məsələn, donor sümüyü, kollagen matrisləri və s.).

Bu gün toxuma mühəndisliyi strategiyalarından biri belədir:

• 1) öz və ya donor kök hüceyrələrinin seçilməsi və becərilməsi;
• 2) biouyğun materiallar əsasında hüceyrələr (matris) üçün xüsusi daşıyıcının hazırlanması;
• 3) xüsusi becərmə şəraiti olan bioreaktorda hüceyrə kulturasının matrisə tətbiqi və hüceyrə proliferasiyası;
• 4) təsirlənmiş orqan sahəsinə toxuma mühəndisliyi ilə hazırlanmış konstruktun birbaşa yeridilməsi və ya konstruksiya daxilində mikrosirkulyasiyanın olgunlaşması və formalaşması üçün qanla yaxşı təmin olunmuş əraziyə ilkin yerləşdirmə (prefabrikasiya).

Ev sahibinin bədəninə implantasiya edildikdən bir müddət sonra matrislər tamamilə yox olur (toxuma böyümə sürətindən asılı olaraq) və qüsur yerində yalnız yeni toxuma qalacaq. Artıq qismən formalaşmış bir matris təqdim etmək də mümkündür yeni parça("biokompozit"). Təbii ki, implantasiyadan sonra toxuma mühəndisliyi quruluşu qüsur yerində normal fəaliyyət göstərən toxumanı bərpa etmək üçün kifayət qədər müddət ərzində öz strukturunu və funksiyalarını saxlamalı və ətrafdakı toxumalarla inteqrasiya etməlidir. Amma təəssüf ki, hamını qane edən ideal matrislər zəruri şərtlər, hələ yaradılmayıb.

Perspektivli toxuma mühəndisliyi texnologiyaları laboratoriyada canlı toxuma və orqanların yaradılması imkanlarını açdı, lakin mürəkkəb orqanlar yaratmaqda elm hələ də acizdir. Bununla belə, nisbətən yaxınlarda Almaniyanın Fraunhofer Cəmiyyətindən doktor Gunter Tovarın rəhbərlik etdiyi alimlər toxuma mühəndisliyi sahəsində böyük bir irəliləyiş əldə etdilər - onlar qan damarlarının yaradılması texnologiyasını inkişaf etdirdilər. Ancaq kapilyar strukturları süni şəkildə yaratmaq mümkün olmadığı görünürdü, çünki onlar çevik, elastik, kiçik forma və eyni zamanda təbii toxumalarla qarşılıqlı əlaqədə olur. Qəribədir ki, onlar köməyə gəldilər istehsal texnologiyaları- sürətli prototipləmə üsulu (başqa sözlə, 3D çap). Bu o deməkdir ki, mürəkkəb 3D model (bizim vəziyyətimizdə qan damarı) xüsusi "mürəkkəb" istifadə edərək 3D inkjet printerdə çap olunur.

Printer materialı təbəqələrə yerləşdirir və müəyyən yerlərdə təbəqələr kimyəvi cəhətdən bağlanır. Bununla belə, qeyd edirik ki, ən kiçik kapilyarlar üçün 3D printerlər hələ kifayət qədər dəqiq deyil. Bu baxımdan polimer sənayesində istifadə olunan multifoton polimerləşmə üsulu tətbiq edilmişdir. Materialı müalicə edən qısa, intensiv lazer impulsları molekulları o qədər güclü şəkildə həyəcanlandırır ki, onlar bir-biri ilə qarşılıqlı əlaqədə olur və uzun zəncirlərdə birləşir. Beləliklə, material polimerləşir və təbii materiallar kimi sərt, lakin elastik olur. Bu reaksiyalar o qədər idarə edilə bilər ki, onlardan üçölçülü “plan” əsasında ən kiçik strukturları yaratmaq üçün istifadə oluna bilər.

Yaradılmış qan damarlarının bədənin hüceyrələri ilə birləşməsi üçün, damarların istehsalı zamanı dəyişdirilmiş bioloji strukturlar (məsələn, heparin) və "lövbər" zülalları onlara inteqrasiya olunur. Növbəti mərhələdə, endotel hüceyrələri (qan damarlarının daxili səthini əhatə edən bir qatlı düz hüceyrələrin təbəqəsi) yaradılmış "borucuqlar" sistemində sabitlənir ki, qan komponentləri damar sisteminin divarlarına yapışmasın, lakin boyunca sərbəst daşınır.

Bununla belə, öz qan damarları olan laboratoriyada yetişdirilən orqanların həqiqətən implantasiya edilməsi üçün hələ bir müddət keçəcək.

2008-ci ilin payızında Barselona Universitetinin (İspaniya) və Hannover Tibb Məktəbinin (Almaniya) klinikasının rəhbəri, professor Paolo Macchiarini ilk dəfə uğurlu əməliyyat sol əsas bronxun 3 sm stenozu olan xəstəyə ekvivalent biomühəndislik traxeyasının transplantasiyası üzrə.

Gələcək transplantasiyanın matrisi olaraq cəsəd traxeyasının 7 sm uzunluğunda seqmenti götürüldü.Xassəsi polimer borulardan hazırlana bilən hər şeydən üstün olan təbii matris əldə etmək üçün nəfəs borusu ətrafdan təmizləndi. birləşdirici toxuma, donor hüceyrələr və histouyğunluq antigenləri. Təmizləmə 4% natrium deoksixolat və deoksiribonukleaza I istifadə edərək 25 devitalizasiya dövründən ibarət idi (proses 6 həftə çəkdi). Hər devitalizasiya dövründən sonra qalan nüvəli hüceyrələrin sayını müəyyən etmək üçün toxumanın histoloji müayinəsi, həmçinin HLA-ABC, HLA-DR, HLA-DP və HLA- histouyğunluq antigenlərinin mövcudluğunu müəyyən etmək üçün immunohistokimyəvi tədqiqat aparılmışdır. toxumada DQ. Alimlər öz dizaynlarının bioreaktorundan istifadə edərək, nəfəs borusunun yavaş-yavaş fırlanan hissəsinin səthinə bir şpris ilə hüceyrə süspansiyonunu bərabər şəkildə tətbiq etdilər. Yarı mədəni mühitə batırılmış greft, daha sonra hüceyrələrin növbə ilə mühitə və havaya məruz qalması üçün öz oxu ətrafında fırlandı.

Toxuma mühəndisliyi (TI) bir fən kimi öz tarixinə 20-ci əsrin birinci yarısında başlamışdır. Onun təməli "süni" orqan və toxumaların yaradılmasında nəzəri və praktiki inkişaflar və bədənin müxtəlif toxumalarında zədələnmələri bərpa etmək üçün hüceyrələrin və bioloji aktiv komponentlərin daşıyıcılara köçürülməsi üzərində iş olmuşdur (Langer R., Vacanti J.P., 1993). ).

Hal-hazırda toxuma mühəndisliyi molekulyar biologiya və gen mühəndisliyi prinsiplərinə əsaslanan tibbdə ən gənc sahələrdən biridir. Burada istifadə olunan fənlərarası yanaşma, ilk növbədə, ayrı-ayrı toxumaların və ya bütövlükdə orqanların itirilmiş funksiyalarını bərpa etmək üçün yeni biokompozit materialların yaradılmasına yönəldilmişdir (Spector M., 1999). Bu yanaşmanın əsas prinsipləri zədələnmiş orqan və ya toxumaya implantasiya zamanı ya donor hüceyrələr və/yaxud bioaktiv maddələrlə birlikdə istifadə olunan bioloji parçalana bilən materiallardan hazırlanmış daşıyıcıların hazırlanması və tətbiqidir. Məsələn, müalicə edərkən yara prosesi- bunlar allofibroblastlarla kollagen örtükləri, damar cərrahiyyəsində isə antikoaqulyantlar olan süni damarlar ola bilər (Vacanti S.A. et.al., 1993). Bundan əlavə, bu cür daşıyıcı materiallar üçün ciddi tələblərdən biri onların toxuma və ya orqanın zədələnmiş bölgəsində etibarlı dəstək, yəni dəstək və / və ya struktur əmələ gətirmə funksiyasını təmin etmələridir.

Deməli, sümük patologiyalarının müalicəsində toxuma mühəndisliyinin əsas vəzifələrindən biri bioaktiv molekullarla (sümük morfogenetik zülalları, böyümə faktorları və s.) kombinasiyada allo- və/yaxud kseomateriallardan ibarət və induksiya qabiliyyətinə malik süni biokompozitlərin yaradılmasıdır. osteogenez. Üstəlik, belə biomateriallar bir sıra zəruri sümük xüsusiyyətlərinə malik olmalıdır (Yannas I.V. et.al., 1984; Reddi A.H.et.al., 1987; Reddi A.H., 1998).

Birincisi, onlar qüsurun əhatə dairəsini genişləndirməlidirlər.

İkincisi, osteoidduktiv olmalıdır, yəni osteoblastları və bəlkə də digər mezenximal hüceyrələri sümük əmələ gətirmək üçün aktiv şəkildə induksiya etməlidir.

Üçüncüsü, biointeqrasiya və biouyğunluğun yaxşı göstəricilərinə sahib olmaq, yəni parçalana bilən və alıcıda iltihablı və immun reaksiyalara səbəb olmamaq. Son keyfiyyət adətən biomaterialda yalnız onun antigenik xüsusiyyətlərini azaltmaqla əldə edilir.

Bütün bu xüsusiyyətlərin birləşməsi belə biomateriallara dəstəkləyici, mexaniki funksiyaya paralel olaraq biointeqrasiyanı - hüceyrələrin və qan damarlarının implant strukturuna daxil olmasını, sonradan sümük toxumasının əmələ gəlməsini təmin etməyə imkan verir.

Məlumdur ki, hər hansı bir biomaterialın dəstəkləyici təsiri, bir qayda olaraq, onunla təmin edilir struktur xüsusiyyətləri. Biomateriallar üçün bu göstərici adətən onun əldə edildiyi yerli toxumanın arxitekturasına aiddir. Sümük üçün onun struktur möhkəmliyinin əsas parametrləri sümük matrisinin sərt-elastik xüsusiyyətləri və içindəki məsamələrin ölçüsüdür (Marra P. G. 1998; Thomson R. C. et. b., 1998).

Aydın şəkildə müəyyən edilmiş dəstək funksiyası olan ən çox yayılmış biomateriallara süni və təbii hidroksiapatit (HA), biokeramika, poliqlikolik turşu və kollagen zülalları daxildir (Friess W., 1998).

Hal-hazırda bir çoxları cərrahi stomatologiya, ortopediya və travmatologiyada sümük qüsurlarını əvəz etmək üçün istifadə olunur. müxtəlif formalar hissəciklərin forması və ölçüsü ilə fərqlənən hidroksiapatit. Süni yolla əldə edilən hidroksiapatitin kimyəvi tərkibinə və kristalloqrafik xüsusiyyətlərinə görə yerli sümük hidroksiapatiti ilə demək olar ki, eyni olduğuna inanılır (Parsons J., 1988). Bir çox müəlliflər həm eksperimental, həm də klinik olaraq göstərmişlər ki, hidroksiapatitdən istifadə digər implantasiya materialları ilə müqayisədə əhəmiyyətli üstünlüklərə malikdir. Beləliklə, onun müsbət xüsusiyyətlərinə sterilizasiyanın asanlığı, uzun saxlama müddəti, yüksək biouyğunluq səviyyəsi və orqanizmdə olduqca yavaş rezorbsiya kimi göstəricilər daxildir (Volozhin A.I. et al., 1993). Hidroksiapatit, eksperimental tədqiqatlar vasitəsilə göstərildiyi kimi, bioinert və sümüklə yüksək uyğun gələn materialdır (Jarcho M. et.al., 1977). Təsiri altında GA varlığında bir sümük qüsurunun dəyişdirilməsi prosesində bioloji mayelər və toxuma fermentləri, hidroksiapatit qismən və ya tamamilə rezorbsiya edilə bilər (Klein A.A., 1983). Sümük boşluğuna implantasiya edildikdən sonra hidroksiapatitin müsbət təsiri, görünür, materialın yalnız osteokonduktiv xüsusiyyətləri ilə deyil, həm də səthində osteogenezə səbəb olan zülalları sorb etmək qabiliyyəti ilə izah olunur (Ripamonti U., Reddi A.H., 1992).

Hal-hazırda sümük qüsurlarının bərpası üçün biomaterialların əsas hissəsi insanların və ya müxtəlif heyvanların qığırdaq və/və ya sümük toxumasından əldə edilir. Çox vaxt kompozit materialların hazırlanması üçün birləşdirici toxumanın digər növlərinin komponentləri - dəri, vətərlər, beyin qişaları və s. (Vope P.J., 1979; Yannas I.V. və başqaları, 1982; Chvapel M., 1982; Goldberg V.M. və digərləri, 1991; Damien C.J., Parsons J.R., 1991).

Müasir biomaterialların ən məşhuru kollagendir. Onun praktik tibbdə geniş tətbiqi rekonstruktiv cərrahiyyənin inkişafı və toxumaların bərpasında çərçivə və plastik funksiyaları yerinə yetirən yeni materialların axtarışı ilə bağlıdır. Plastik biomaterial kimi kollagenin əsas üstünlüklərinə onun aşağı toksikliyi və antigenliyi, yüksək mexaniki gücü və toxuma protezlərinə qarşı müqaviməti daxildir (İstranov L.P., 1976). Üçün məhsulların istehsalında kollagenin mənbələri plastik cərrahiyyə bu proteinlə zəngin olan toxumalar xidmət edir - dəri, tendonlar, perikard və sümük. Collagen Corp. tərəfindən istehsal olunan dəri kollagen məhlulu tibbi praktikada geniş istifadə olunur. (Palo-Alto ABŞ), "Zyderm" və "Zyplast" adları altında. Bu kollagen əsasında müxtəlif tibbi məhsullar, məsələn, implantlar, yara örtükləri, yara səthlərinin tikilməsi üçün cərrahi saplar və s.

Keçən əsrin 70-ci illərində ilk dəfə kollagen greftlərinin sümük toxumasının bərpasına təsiri haqqında məlumatlar əldə edilmişdir. Müəyyən edilmişdir ki, kollagen implantları fibroblastların proliferasiyasına, yaxınlıqdakı toxumaların vaskulyarlaşmasına kömək edir və görünür, onun sonrakı yenidən qurulması ilə yeni sümük toxumasının əmələ gəlməsinə səbəb olur (Reddi A.H., 1985). Sürətlə bioloji parçalana bilən bir material olaraq, kollagen sümük qüsurlarının bərpası üçün gel şəklində də istifadə edilmişdir (De Balso A.M., 1976). Bu müəllifin əldə etdiyi nəticələr kollagen əsaslı preparatların sümük toxumasının bərpasını stimullaşdırmağa qadir olduğunu da irəli sürdü.

Eyni zamanda, sümük toxuması qüsurlarını əvəz etmək üçün həm kollagen, həm də hidroksiapatit ehtiva edən biokompozit materialların istifadəsinə dair tədqiqatlar başladı. Bəli, üçün üz-çənə cərrahiyyəsi və cərrahi stomatologiya sahəsində təmizlənmiş fibrilyar dermal kollagen və HA hissəciklərindən ibarət “Alveloform” və “Bigraft” kompozisiyaları hazırlanmışdır (Collagen Corp., Palo Alto, ABŞ). Bu biomateriallar parodontitli xəstələrin cərrahi müalicəsi zamanı alveolyar silsilənin bərpası üçün istifadə edilmişdir (Krekel G. 1981, Lemons M.M. 1984, Miller E. 1992). Histoloji və ultrastruktur tədqiqatlar sübut etdi ki, tərkibi - kollagen və HA sümüyünün regenerasiyasına müsbət təsir göstərir, lakin eyni zamanda, bu növ biomateriallar əsasən çərçivə və keçirici funksiyaları yerinə yetirir, yəni osteokonduktiv xüsusiyyətlərini nümayiş etdirir. (Mehlisch D.R., 1989). Sonralar bir çox başqa tədqiqatçılar da oxşar nəticələrə gəliblər və hazırda bu nöqteyi-nəzər əksər alimlər tərəfindən bölüşdürülür (Glimcher M.J., 1987; Friess W., 1992; VaccantiC.A. et.al., 1993).

Bununla belə, başqa bir tədqiqatçı qrupuna görə, dermal kollagen "Ziderm" və sintetik hidroksiapatit olan biokompozit materiallar müəyyən ostegenik potensiala malikdir. Beləliklə, Katthagen et al. (1984), dovşanlarda bud sümüyünün sümük qüsurlarının bərpasına dermal kollagen tip 1 və yüksək dispersli hidroksiapatit hissəcikləri olan Kollapat materialının təsirini öyrənərək, təcrübi heyvanlarda sümük toxumasının regenerasiyasının nəzarətdə olandan 5 dəfə tez olduğunu müəyyən etdi. Bu eksperimental nəticələr Kollapat materialının klinik praktikada sonrakı istifadəsi üçün əsas yaratdı.

Məlumdur ki, transplantasiya və sonrakı biointeqrasiya üçün ən uyğun olanlar, şübhəsiz ki, xəstənin öz toxumalarından hazırlanan avtogreftlərdir və bu, sonrakı transplantasiya zamanı əsas immunoloji və ən infeksion ağırlaşmaları tamamilə aradan qaldırır (Enneking W.F. et.al., 1980; Summers). B.N., Eisenstein S.M., 1989; Reddi A.H., 1985; Goldberg V.M. et. al., 1991). Bununla belə, bu cür materiallar transplantasiyadan dərhal əvvəl hazırlanmalıdır, əks halda klinikada belə biomaterialın saxlanması üçün sümük bankı olmalıdır, əslində bu materialların hazırlanması və saxlanması yüksək qiymətə görə yalnız çox böyük tibb müəssisələrində mövcuddur. Bundan əlavə, əhəmiyyətli miqdarda otoloji material əldə etmək imkanları çox məhduddur və toplandıqda, bir qayda olaraq, donor ciddi cərrahi müdaxilələrə məruz qalır. Bütün bunlar avtogreftlərin geniş istifadəsini əhəmiyyətli dərəcədə məhdudlaşdırır (Bos G.D. et.al., 1983; Horowitz M.C. 1991). Nəticə etibarilə, sümük patologiyalarının müalicəsi sahəsində toxuma mühəndisliyi biokompozit materialların yaradılmasında əsl problemlə üzləşir ki, onların istifadəsi həm hüceyrə transplantasiyası, həm də zədələnmiş yerlərdə sümük əmələ gəlməsinin stimullaşdırılması, həm də zədələnmənin azaldılmasında bir çox problemlərin həllini təmin edəcək. xəstələrdə sümük zədələnməsinin aradan qaldırılması zamanı əmək və maliyyə xərcləri.müxtəlif profilli xəstələr.

Hal-hazırda, toxuma mühəndisliyi sahəsində çalışan bir sıra tədqiqatçıların səyləri ilə həm yerli sümük iliyi hüceyrələri, həm də bir qatlı sümük iliyi mədəniyyətlərində yetişdirilən stromal osteogenik prekursor hüceyrələri daxil edən biokompozit materiallar hazırlanmış və tətbiq edilmişdir (Gupta D., 1982). Bolder S., 1998). Bu müəlliflər, transplantasiya yerində osteogenezin uğurlu induksiyası üçün stromal prekursorların yüksək ilkin sıxlığını - təxminən 108 hüceyrə yaratmaq lazımdır. Bununla belə, sadəcə olaraq belə hüceyrələrin süspansiyonunun tətbiqi yaxşı nəticə vermədi. Bununla əlaqədar olaraq ortaya çıxdı ciddi problem alıcının bədəninə hüceyrə transplantasiyası üçün daşıyıcıların axtarışı.

Belə bir daşıyıcı kimi ilk dəfə Gupta D. et. al. (1982) əvvəllər yağdan təmizlənmiş və kalsifikasiya edilmiş ksenobonun istifadəsini təklif etmişdir. Daha sonra müəyyən edilmişdir ki, ksenobonun təmizlənmə dərəcəsindən asılı olaraq hüceyrə elementlərinin daşıyıcıya bağlanma faizi artır və hüceyrələr təbii sümük hidroksiapatitindən daha yaxşı onun üzvi hissəsinə bağlanır (Hofman S., 1999).

Sintetik materiallardan keramika hal-hazırda hüceyrə transplantasiyası üçün daşıyıcı kimi geniş istifadə olunur (Burder S. 1998), bu, tri-kalsium fosfatın yüksək temperaturda müalicəsi nəticəsində əldə edilən süni hidroksiapatitdir.

Yerli diş cərrahları allogen fibroblastların transplantasiyası üçün uyğun daşıyıcı kimi bərk toxumadan istifadə edirdilər. beyin qişaları və qeyd etmişdir ki, orta və ağır dərəcəli xroniki generalizə olunmuş parodontitin müalicəsində allofibroblastlarla bu qreftin istifadəsi digər müalicə üsulları ilə müqayisədə bir sıra üstünlüklərə malikdir (Dmitrieva L.A., 2001).

Əvvəllər "süni dərinin" qurulması ilə bağlı bir sıra işlərdə bu toxumanın zədələnməsindən sonra bərpasının müvəffəqiyyətinin zədələnmiş ərazidə hüceyrə mikromühitinin vəziyyətindən asılı olduğu aşkar edilmişdir. Digər tərəfdən, mikromühitin özü kollagenlər, qlikoproteinlər və proteoqlikanlar kimi hüceyrələrarası matrisin əsas komponentlərinin optimal birləşməsindən yaranır (Yannas I. et. al., 1980, 1984; Pruitt B., Levine N. , 1984; Madden M. və başqaları., 1994).

Kollagen tipik fibrilyar proteindir. Onun fərdi molekulu olan tropokollagen a-zəncirləri adlanan üç spiralvari polipeptid zəncirindən ibarətdir ki, bunlar bir ümumi spiral halında bükülür və hidrogen bağları ilə sabitləşir. Hər bir a-zəncirində orta hesabla 1000-ə yaxın amin turşusu qalığı var. Sümük toxumasında zəncirlərin iki əsas kombinasiyası mövcuddur - iki λ1 və bir λ2 və ya tip 1 kollagen və üç λ-1 və ya III tip kollagen. Adı çəkilən növlərə əlavə olaraq, sümükdə az miqdarda digər kollagen izoformları aşkar edilmişdir (Serov V.P., Shekhter A.B., 1981).

Proteoqlikanlar polisaxaridlərin və zülalların kompleks birləşmələridir. Proteoqlikanları meydana gətirən polisaxaridlər uron turşuları (qlükuron, qalakturon və iduron), N-asetilheksosaminlər (IM-asetilqlükozamin, N-asetil-qalaktosamin) və neytraloseksazaz (xsaaktozamin) və nötralokazillər tərəfindən əmələ gələn müxtəlif disakarid alt vahidlərindən qurulmuş xətti polimerlərdir. . Bu polisaxarid zəncirlərinə qlikozaminoqlikanlar deyilir. Disakariddəki Şəkərlərdən ən azı birində mənfi yüklü karboksil və ya sulfat qrupu vardır (Stacy M, Barker S, 1965). Yetkin sümük toxumasında əsasən xondroitin-4- və xondroitin-6-sulfatlar, dermatan sulfat və keratan sulfat kimi sulfatlaşdırılmış qlikozaminoqlikanlar (sGAGs) var. Sümük toxumasında proteoqlikanların biosintezi əsasən aktivləşdirilmiş osteoblastlar və az dərəcədə yetkin osteositlər tərəfindən həyata keçirilir (Juliano R., Haskell S., 1993; Wendel M., Sommarin Y., 1998).

Birləşdirici toxumada (KT) sulfatlaşdırılmış qlikozaminoqlikanların funksional əhəmiyyəti böyükdür və ilk növbədə kollagen və elastin liflərinin əmələ gəlməsi ilə bağlıdır. Sulfatlaşdırılmış qlikozaminoqlikanlar birləşdirici toxumanın demək olar ki, bütün metabolik proseslərində iştirak edir və onun hüceyrə elementlərinin differensasiyasına modullaşdırıcı təsir göstərə bilər (Panasyuk A.F. et al., 2000). KT regenerasiyasının bir çox göstəriciləri onların toxumalarda keyfiyyət və kəmiyyət xüsusiyyətlərindən, həmçinin hüceyrələrarası matrisin digər komponentləri ilə qarşılıqlı əlaqənin xüsusiyyətlərindən asılıdır.

Sümük toxumasının bərpası və bərpası həm osteogen hüceyrələrin aktivləşdirilməsini (işə götürmə, çoxalma və differensiasiya), həm də ixtisaslaşdırılmış matrisin birbaşa formalaşmasını - onun minerallaşması və sonradan sümük toxumasının yenidən qurulmasını əhatə edən ardıcıl proseslər kompleksidir. Üstəlik, bu hüceyrələr həmişə bir sıra bioloji və mexaniki amillərin nəzarəti və təsiri altındadır.

By müasir ideyalar Sümük toxumasının toxuma mühəndisliyi (TI) bu toxumanın müvəffəqiyyətlə dəyişdirilməsini təmin etmək üçün üç əsas prinsipə əsaslanır.

Birincisi, implantasiya üçün biomateriallar və strukturlar yaratarkən ən vacib prinsip təbii sümük matrisinin əsas xüsusiyyətlərini təkrarlamaqdır, çünki bu, bərpa proseslərinə ən çox təsir edən sümük toxumasının unikal quruluşudur. Məlumdur ki, matrisin bu xüsusiyyətləri onun üçölçülü quruluşundan və kimyəvi tərkibindən, həmçinin mexaniki xassələrindən və birləşdirici toxumanın (KT) hüceyrə formalarına təsir etmək qabiliyyətindən asılıdır.

Matrisin arxitekturasına səth-həcm nisbəti, məsamə sisteminin mövcudluğu və ən əsası onun funksional və mexaniki xassələri kimi parametrlər daxildir. Bu xüsusiyyətlər vasitəsilə matris damarların böyüməsini tənzimləmək, endogen hüceyrələrə kemotaktik stimullar təmin etmək, hüceyrə birləşməsini modulyasiya etmək və bölünməni, differensiasiyanı və sonrakı minerallaşmanı stimullaşdırmaq kimi görünür. Hesab olunur ki, matrisin üçölçülü strukturu təkcə induksiya proseslərinə deyil, həm də regenerasiya sürətinin özünə təsir edə bilər.

Buna görə də, toxuma mühəndisliyi ilə tikilmiş biomaterial və ya struktur in vivo şəraitdə təbii matrisin həm keçirici, həm də induktiv xüsusiyyətlərini təmin edə bilən xüsusiyyətlərə malik olmalıdır. Birincisi, həcmi doldurmaq və saxlamaq qabiliyyəti, mexaniki inteqrasiya, hüceyrələrə və qan damarlarına keçiriciliyi təmin etmək kimi göstəriciləri əhatə edir. İkincisi - hüceyrə formalarına birbaşa və ya dolayı təsir göstərir, onları qığırdaq və / və ya sümük toxumasını meydana gətirmək üçün stimullaşdırır.

Məqsədli sümük toxuması mühəndisliyinin uğurunun növbəti mühüm prinsipi bu toxumanın yaradılması proseslərində birbaşa iştirak edən ekzogen və/və ya endogen hüceyrələrin aktivləşdirilməsindən istifadə etməkdir. Bu halda, belə hüceyrələrin mənbəyi ya öz, ya da donor orqanı ola bilər. Məsələn, pluripotent sümük iliyinin stromal hüceyrələrindən tutmuş osteoblasta bənzər hüceyrələrə qədər xüsusi hüceyrə növlərinin istifadəsi həm heyvan təcrübələrində, həm də klinikada uğurla istifadə edilmişdir.

Bir qayda olaraq, bədənə retransplantasiya edildikdən sonra stromal progenitor hüceyrələr yetkin formalara diferensiallaşa, matrisi sintez edə və endogen sümük toxumasının bərpası reaksiyalarının kaskadını işə sala bilirlər. Eyni zamanda, kompozit biomaterialların istifadəsinə alternativ bir baxış onların endogen sümük və digər birləşdirici toxuma hüceyrələrinə birbaşa təsirini, implantasiya zonasına cəlb edilməsini (cəlb edilməsini), yayılmasının stimullaşdırılmasını və biosintetik aktivliyinin artırılmasını, onları məcbur etməkdən ibarətdir. hüceyrələr aktiv şəkildə sümük toxumasını əmələ gətirir. Bundan əlavə, bu cür materiallar transplantasiyadan əvvəl kök hüceyrələrin yetişdirilməsinin mümkün olduğu yaxşı hüceyrə daşıyıcıları ola bilər. Sümük toxuması mühəndisliyinin uğurunun son açarı böyümə faktorları, sitokinlər, hormonlar və digər bioaktiv maddələr də daxil olmaqla bioaktiv molekulların istifadəsidir.

Sümük əmələ gəlməsinin induksiyası üçün ən tanınmış amillər sümük morfogenetik zülalları, transformasiya edən böyümə faktoru - TGF-β, insulinə bənzər böyümə faktoru IGF və damar endotelinin böyümə faktoru VEGFdir.Ona görə də biokompozit material doymuş və/və ya ola bilər. strukturunda bu bioaktiv molekulları ehtiva edir ki, bu da onu implantasiya zamanı belə maddələr üçün anbar kimi istifadə etməyə imkan verir. Bu amillərin tədricən sərbəst buraxılması proseslərə aktiv təsir göstərə bilər sümük bərpası. Bu maddələrdən əlavə, kompozit materiallara mikro və makroelementlər, həmçinin sümük toxumasının bərpasında hüceyrələrin artan fizioloji aktivliyini stimullaşdıra və saxlaya bilən digər molekullar (şəkərlər, peptidlər, lipidlər və s.) daxil ola bilər.

Hal-hazırda, osteokonduktiv və / və ya osteoinduktiv xüsusiyyətlərə malik olan çoxlu sayda müxtəlif bioplastik materiallar mövcuddur. Beləliklə, Osteogaf, Bio-Oss, Osteomin, Ostim kimi demək olar ki, təmiz hidroksiapatit (HA) olan materiallar zəif osteoinduktiv təsir göstərə bilsələr də, əsasən keçirici xüsusiyyətlər nümayiş etdirirlər. Materialların digər qrupu tamamilə və ya qismən demineralizasiya olunmuş sümük toxumasından, həmçinin bu materialların bioloji aktiv maddələrlə, məsələn, sümük morfogenetik zülalları və/və ya böyümə faktorları ilə birləşmələrindən ibarətdir [Panasyuk A.F. et al, 2004].

Bioplastik materiallar üçün ən vacib tələblər onların antigenik və induktiv xüsusiyyətləri kimi parametrlər olaraq qalır. Bundan əlavə, müxtəlif növ əməliyyatlar tez-tez yuxarıda göstərilən göstəricilərlə yanaşı, boşluqları və toxuma qüsurlarını doldurarkən lazımi forma və konfiqurasiyaları yaratmaq və saxlamaq üçün yaxşı plastik və ya möhkəmlik xüsusiyyətlərinə malik olan materiallar tələb edir.

Bütün qeyd olunanları nəzərə alaraq, “Conectbiopharm” MMC şirkəti sümük kollageni və sümük sulfatlaşdırılmış qlikozaminoqlikanların (sGAG) istehsalı texnologiyasını işləyib hazırlamış və onların əsasında “Biomatrix” və “Osteomatrix” seriyalı biokompozit osteoplastik materiallar istehsal etmişdir. . Bu biomaterial qrupları arasındakı əsas fərq ondan ibarətdir ki, "Biomatrix" tərkibində sümük kollageni və sümük sulfatlaşdırılmış qlikozaminoqlikanlar, sümük toxumasının eyni iki əsas komponentinə malik olan "Osteomatrix" də təbii formada hidroksiapatit ehtiva edir [Panasyuk A. F. et al, 2004]. Bu biomaterialların mənbəyi müxtəlif heyvanların, eləcə də insanların süngər və kortikal sümükləridir. Bu texnologiyadan istifadə etməklə əldə edilən sümük kollagenin tərkibində başqa zülallar yoxdur və in vitro şəraitdə qələvilərin və üzvi turşuların kifayət qədər konsentrasiyalı məhlullarında praktiki olaraq həll olunmur.

Bu xüsusiyyət biomaterialların nəinki inert olmasına imkan verir immun sistemi bədən, həm də onların implantasiya sonra uzun müddət biodegradation davamlıdır. Hal-hazırda sümük və yumşaq toxumaların böyüməsini sürətləndirmək üçün trombositlərlə zəngin plazma (PRP) ilə hüceyrələrin stimullaşdırılması üsulu fəal şəkildə istifadə olunur. Məqsədli toxuma mühəndisliyi və hüceyrə terapiyasının bu yeni biotexnologiyası, bəzi müəlliflərin fikrincə, cərrahi praktikada əsl sıçrayışdır. Lakin belə plazma əldə etmək üçün müəyyən texniki avadanlıqlar, bəzi hallarda isə xüsusi təlim keçmiş işçilər tələb olunur. Biomatrix materialının bu məqsədlər üçün istifadəsi əsl problemi tamamilə həll edir minimal xərclərçünki xəstənin qanından trombositləri təcrid etməyə ehtiyac yoxdur. Bir sıra təcrübələrdə biz Biomatrix materialının xüsusi olaraq qadir olduğunu müəyyən etdik böyük miqdarda periferik qan trombositlərini bağlayır (Cədvəl 1).

Cədvəl 1. Qan trombositlərinin sümük kollageni ilə bağlanması.

* - 6 ml qan 1 qram sümük kollageni ilə inkubasiya edilmişdir (1 qram quru sümük kollageni məsaməliliyindən asılı olaraq 2 ilə 7 sm³ arasında bir həcm tutur). Cədvəldəki məlumatlar 1 sm³ sümük kollagenindən keçdikdən sonra 1 ml qanda trombositlərin tərkibi kimi təqdim olunur.

Beləliklə, 1 sm³ Biomatrix biomaterialı 1 ml qandan demək olar ki, bütün trombositləri (90% -dən çox), yəni 226 ilə 304 milyon trombosit bağlamağa qadirdir. Bu vəziyyətdə trombositlərin sümük kollageni ilə bağlanması tez baş verir və bir neçə dəqiqə ərzində tamamlanır (qrafik 1).

Qrafik 1. Qan trombositlərinin sümük kollageninə bağlanma dərəcəsi.

Həmçinin məlum olub ki, əgər Biomatrix biomaterialı antikoaqulyantlarla örtülmədən istifadə olunubsa, onda laxtanın əmələ gəlməsi demək olar ki, dərhal baş verir. İndi sübut edilmişdir ki, trombositlərlə zəngin plazma üçün işçi konsentrasiyası 1 mkl başına 1 milyon trombositdən başlayır.Ona görə də trombositlərlə zəngin plazma əldə etmək üçün qan trombositləri orta hesabla 5 dəfə konsentrasiya edilməlidir, lakin belə izolyasiya həm əhəmiyyətli maliyyə xərcləri, həm də müəyyən peşəkar təcrübə. Bundan əlavə, trombositləri aktivləşdirmək və 7 böyümə faktorunu buraxmaq üçün: 3 növ PDGF-aa, -bb, -ab, iki transformasiya edən böyümə faktoru - TGF-β1 və β2, damar endotelinin böyümə faktoru VEGF və epitelial böyümə faktoru EGF - zəngin Plazma olmalıdır. istifadə etməzdən əvvəl trombositlərlə laxtalanır. Məlum üsullarla müqayisədə "Biomatrix" biomaterialı trombositlərin konsentrasiyasını əhəmiyyətli dərəcədə artıra bilər. Eyni zamanda, kollagen məhz Hageman faktorunu (XII qan laxtalanma faktoru) və komplement sistemini aktivləşdirə bilən zülaldır.

Məlumdur ki, aktivləşdirilmiş Hageman faktoru qan laxtalanma sistemində reaksiyalar kaskadını tetikler və fibrin laxtasının əmələ gəlməsinə səbəb olur. Bu amil və ya onun fraqmentləri qanın kallikrein-kinin sistemini də işə sala bilər. Beləliklə, Biomatrix və Osteomatrix materiallarının tərkibində olan sümük kollageni hemodinamik tarazlığın qorunmasına və orqanizmin regenerativ reaksiyalarının təmin edilməsinə cavabdeh olan əsas qan plazması proteoliz sistemlərini aktivləşdirməyə qadirdir. Özü də osteoinduktiv təsir göstərməyən, yəni sümük hüceyrələrinin iştirakı olmadan sümük əmələ gəlməsinə başlaya bilməyən trombositlərlə zəngin plazmadan fərqli olaraq, Biomatrix və Osteomatrix materialları belə bir potensiala malikdir.

Beləliklə, “Biomatrix” və xüsusilə “Osteomatrix” biomateriallarının əzələdaxili implantasiyası ilə bu materialların osteoinduktiv fəaliyyətini bilavasitə sübut edən ektopik sümük toxuması əmələ gəlir [İvanov S.Yu. və başqaları, 2000]. Sümük toxumasının əmələ gəlməsi üçün birləşdirici toxuma hüceyrələrini stimullaşdıra bilən rekombinant sümük morfogenetik zülalı ilə trombositlərlə zəngin plazmanın birgə istifadəsi bu problemi həll edir, lakin bu, texnikanın dəyərinin əhəmiyyətli dərəcədə artmasına səbəb olur. Onu da qeyd etmək lazımdır ki, "Osteomatrix" seriyasının materiallarında təbii sümük hidroksiapatiti vardır ki, bu da onun səthində osteoblastlar tərəfindən sintez edilən sümük morfogenetik zülallarına yaxınlıq toplamaq qabiliyyətinə malikdir və bununla da əlavə olaraq osteogenezi stimullaşdırır ("induksiya edilmiş osteoinduksiya").

Eyni zamanda, rekombinant zülalların istifadəsi nəticəsində şiş inkişafının mümkünlüyü ilə bağlı etiraz tamamilə aradan qaldırılır, çünki Biomatrix və Osteomatrix materiallarının oxşar istifadəsi vəziyyətində implantasiya zonasında yalnız təbii zülallar mövcuddur. təbii mənşəli. "Biomatrix" və "Osteomatrix" seriyasının materialları da başqa bir unikal keyfiyyətə malikdir - onlar sulfatlaşdırılmış qlikozaminoqlikanları yaxınlıqla bağlaya bilirlər [Panasyuk A.F., Savashchuk D.A., 2007]. Trombositlərin bağlanmasına bənzər şəraitdə bu bağlanma qısa müddət ərzində baş verir və bağlanmış sulfatlaşdırılmış qlikozaminoqlikanların miqdarı fizioloji parametrləri əhəmiyyətli dərəcədə üstələyir (Cədvəl 2).

Cədvəl 2. Sülfatlaşdırılmış qlikozaminoqlikanların sümük kollageni ilə bağlanması.

İndi hamıya məlumdur ki, ayrı-ayrılıqda istifadə edildikdə, həm kollagen, həm də hidroksiapatit əsasən osteokeçirici xüsusiyyətlərə malikdir, yəni onlar yalnız yeni sümüyün yaradılması üçün "asanlaşdırıcı" material rolunu oynaya bilər. Bununla belə, bu molekullar bəzi bioloji xüsusiyyətlərinə görə osteoblastik hüceyrələrə zəif osteoinduktiv təsir göstərə bilər.

Bu osteoinduktiv təsir bu iki növ molekulun birgə istifadəsi ilə gücləndirilir. Digər tərəfdən, əgər biomateriallarda kollagen və hidroksiapatitlə yanaşı sulfatlaşdırılmış qlikozaminoqlikanlar da olarsa, o zaman belə kompleks struktur baxımından təbii sümük matrisinə daha yaxın olacaq və deməli, daha dolğun şəkildə funksional xüsusiyyətlərinə malik olacaqdır. Beləliklə, sulfatlaşdırılmış qlikozaminoqlikanların birləşdirici toxuma mübadiləsinin bir çox göstəricilərinə təsir etdiyi məlumdur.

Onlar proteolitik fermentlərin fəaliyyətini azaltmağa, bu fermentlərin və oksigen radikallarının hüceyrələrarası matrisə sinergetik təsirini boğmağa, antigen determinantları maskalamaq və kimyotaksisi ləğv etməklə iltihab vasitəçilərinin sintezini bloklamaq, zədələyici amillərin yaratdığı hüceyrə apoptozunun qarşısını almaq, həmçinin kimi lipid sintezini azaldır və bununla da deqradasiya proseslərinin qarşısını alır. Bundan əlavə, bu birləşmələr kollagen liflərinin özlərinin və bütövlükdə hüceyrələrarası matrisin qurulmasında birbaşa iştirak edirlər.

Birləşdirici toxuma zədələnməsinin erkən mərhələlərində onlar müvəqqəti matrisin yaradılmasının təşəbbüskarı kimi çıxış edir və birləşdirici toxumanın parçalanmasını və kobud çapıq əmələ gəlməsini dayandırmağa imkan verir və sonradan onun birləşdirici toxuma ilə daha sürətli əvəzlənməsini təmin edir. müəyyən orqan üçün adi [Panasyuk A.F. et al, 2000]. Təəssüf ki, sulfatlaşdırılmış qlikozaminoqlikanların osteogenezin tənzimlənməsində rolu kifayət qədər öyrənilməmişdir, lakin model sistemində ektopik osteogenezin induktoru roluna əsas namizədin sidik kisəsi epitel hüceyrələri tərəfindən ifraz olunan proteoqlikan olduğu göstərilmişdir [Fridenshtein A. .Я., Лалыкина К.С., 1972].

Digər müəlliflər proteoqlikanların mezenximal törəmələrin hematopoezini və digər histogenezini tənzimləyən stromal mikromühitin amillərindən biri olduğuna inanaraq oxşar rəyi bölüşürlər. Bundan əlavə, in vitro və in vivo şəraitdə xondroitin sulfatların sümük minerallaşmasına açıq şəkildə təsir göstərdiyi göstərilmişdir.Beləliklə, biz aşkar etdik ki, Osteomatrix materialı insan xondrositlərinin kulturasına məruz qaldıqda, onların xondrogen xüsusiyyətləri induksiya olunur. . Materialın təsiri altında, insan xondrositləri mədəniyyətdə histotipik strukturlar meydana gətirdi, burada fosfat çökməsi və sümük matrisinin minerallaşması onun ossifikasiyası zamanı baş verdi.

Bundan əlavə, müəyyən edilmişdir ki, dovşanlara “Biomatrix”, “Allomatrix-implant” və “Osteomatrix” biomaterialları implantasiya edildikdən sonra ektopik sümük əmələ gəlir və sonradan sümük iliyi ilə məskunlaşır. Bundan əlavə, bu materiallar stromal progenitor kök hüceyrələrinin transplantasiyası üçün daşıyıcı kimi uğurla istifadə edilmişdir [İvanov S.Yu. və başqaları, 2000]. Bu günə qədər bu materiallar həm stomatoloji, həm də ortopedik praktikada tanınıb [İvanov S.Yu. və başqaları, 2000, Lekişvili M.V. və b., 2002, Grudyanov A.I. və başqaları, 2003, Asnina S.A. et al., 2004, Vasiliev M. G. et al., 2006]. Onlar osteogenez qeyri-mükəmməlliyi, əllərin bərpası, periodontal xəstəliklərin cərrahi müalicəsində və çənə sümüyü qüsurlarının aradan qaldırılmasında yüksək effektivliklə istifadə edilmişdir. Bu biomateriallar, onların istehsalı üçün hazırlanmış texnologiya sayəsində, bu günə qədər təbii sümüyün kollagen və mineral quruluşunu demək olar ki, tamamilə qoruyan dünyada yeganə materialdır, lakin eyni zamanda bu materiallar tamamilə antigenlikdən məhrumdur.

Bu biomaterialların böyük üstünlüyü ondan ibarətdir ki, onların tərkibində sümük sulfatlaşdırılmış qlikozaminoqlikanlar, kollagenə və hidroksiapatitə bağlı yaxınlıq var ki, bu da onları dünyada mövcud olan analoqlardan əhəmiyyətli dərəcədə fərqləndirir və onların osteogen potensialını əhəmiyyətli dərəcədə artırır. Beləliklə, təqdim olunan eksperimental və klinik məlumatlar həqiqətən sübut edir ki, toxuma mühəndisliyinin müasir prinsipləri əsasında sümük kollageni, sulfatlaşdırılmış qlikozaminoqlikanlar və hidroksiapatit əsasında yerli biokompozit materiallar hazırlanmış və klinik praktikaya tətbiq edilmişdir. Bu müasir, effektiv və təhlükəsiz yeni nəsil biomateriallar travmatologiya və ortopediyada, eləcə də cərrahiyyə praktikasının bir çox başqa sahələrində sümük toxumasının bərpasının bir çox problemlərinin həlli üçün geniş perspektivlər açır.

Elektronoqrafiya (Şəkil 1) sümük kollagen preparatlarının sifarişli bağlamalar və liflər şəbəkəsidir. Eyni zamanda, liflər özləri qırılma və qüsurlar olmadan ikinci dərəcəli paketlərə sıx şəkildə yığılır. Görünüşünə görə, material yerli sümüyün arxitektonikasına tam uyğun gələn və qan damarlarından, zülallardan, mexaniki və digər daxilolmalardan azad olan klassik məsaməli hüceyrə quruluşuna malikdir. Məsamə ölçüsü 220 ilə 700 mikron arasında dəyişir.

Sümük kollageni Wistar siçovullarının dərisi altına implantasiya olunduqda standart testlərdən istifadə edərək biouyğunluğunu qiymətləndirdik. Histomorfoloji analiz və skan edilmiş elektron mikroskopiyadan istifadə edərək, sümük kollagenin, bir ay yarımdan sonra alıcının bədənində qaldıqdan sonra, praktiki olaraq məhv edilmədiyi və strukturunu saxladığı aşkar edilmişdir.

Şəkil 1. Şəkil 2.

Şəkil 2-dən göründüyü kimi, implantasiya edilmiş sümük kollagenin məsamələri, trabekulaları və hüceyrələri qismən boş lifli KT ilə doldurulur, lifləri implanta zəif birləşir. Ətrafında cüzi lifli təbəqənin əmələ gəldiyi aydın görünür və implantın özündə əsas fibroblastlar olan az sayda hüceyrə elementlərinin olması qeyd olunur. İmplantın demək olar ki, bütün uzunluğu boyunca ətrafdakı dəri toxuması ilə birləşməməsi xarakterikdir. Bu nəticələr aydın şəkildə bu materialın biodeqradasiyaya yüksək müqavimətini və onunla əlaqəli ətrafdakı birləşdirici toxumanın tam bioinertliyini göstərir.

Biz ümumi qəbul edilmiş metodlardan istifadə etməklə seqmentar osteotomiya modelində “Biomatrix”, “Allomatrix-implant” və “Osteomatrix” biomateriallarının osteoreparasiyaya təsiri ilə bağlı tədqiqatlar apardıq (Katthagen B.D., Mittelmeeir H., 1984; Schwarz N. et.al. , 1991). Təcrübədə venadaxili anesteziya altında radiusun seqmental osteotomiyasına məruz qalmış, çəkisi 1,5-2,0 kq olan şinşilla dovşanlarından istifadə edilmişdir.

Əməliyyatdan iki ay sonra implantasiya sahəsində yeni sümük toxumasının əmələ gəlməsi qeyd edildi. Şəkildə. 3, Allomatrix-implant materialının 2 aydan sonra histomorfoloji tədqiqatının nəticəsidir. əməliyyatdan sonra. Qüsurun proksimal zonasında yaxşı inkişaf etmiş gənc sümük toxuması görünür. Osteoblastlar çoxlu sayda sümük şüalarına bitişikdir.

İnterstisial maddədə lakunalarda ostesitlər olur.Yeni sümük maddəsində sıx yığılmış kollagen lifləri əmələ gəlir. Aktiv hüceyrələri olan interstisial maddə yaxşı inkişaf etmişdir. İmplant sahəsi (yuxarı və sol) aktiv şəkildə yenidən qurulur.

Ümumiyyətlə, implant sahəsinin ətrafında sümük toxumasının sürətlənmiş olgunlaşması var.

Bundan əlavə, məlum oldu ki, sümük kollagenin məsaməli-hüceyrəvi quruluşu elastik xüsusiyyətlərinə görə qüsurda həcmin saxlanmasını deyil, həm də birləşdirici toxuma hüceyrələrinin ona daxil olması, qanın inkişafı üçün optimal imkan verir. bu qüsuru əvəz edərkən gəmilər və sümük formalaşması.

Tərif Toxuma və orqanlar üçün bioloji əvəzedicilərin yaradılması ilə məşğul olan biotexnologiya sahələrindən biri. Təsvir Bioloji toxuma əvəzedicilərinin (greftlərin) yaradılması bir neçə mərhələdən ibarətdir: 1) özünün və ya donor hüceyrə materialının seçilməsi və becərilməsi; 2) biouyğun materiallar əsasında hüceyrələr (matris) üçün xüsusi daşıyıcının hazırlanması; 3) xüsusi becərmə şəraiti olan bioreaktorda hüceyrə kulturasının matrisə tətbiqi və hüceyrə proliferasiyası; 4) greftin təsirlənmiş orqan sahəsinə birbaşa yeridilməsi və ya püxtələşmə və greftin daxilində mikrosirkulyasiyanın əmələ gəlməsi üçün qanla yaxşı təmin olunmuş əraziyə ilkin yerləşdirmə (prefabrikasiya). Hüceyrə materialı regenerasiya edilmiş toxumanın hüceyrələri və ya kök hüceyrələri ilə təmsil oluna bilər. Qraft matrisləri yaratmaq üçün bioloji cəhətdən inert sintetik materiallar, təbii polimerlərə əsaslanan materiallar (xitozan, alginat, kollagen), həmçinin biokompozit materiallar istifadə olunur. Məsələn, sümük toxumasının ekvivalentləri kök hüceyrələrin sümük iliyindən, göbək qanından və ya piy toxumasından yönəldilmiş differensasiyası ilə əldə edilir. Sonra yaranan osteoblastlar onların bölünməsini dəstəkləyən müxtəlif materiallara tətbiq olunur - donor sümüyü, kollagen matrisləri, məsaməli hidroksiapatit və s. Donor və ya öz olan canlı dəri ekvivalentləri. dəri hüceyrələri, hazırda ABŞ, Rusiya və İtaliyada geniş istifadə olunur. Bu dizaynlar geniş yanıq səthlərinin sağalmasını yaxşılaşdıra bilər. Qraftların inkişafı kardiologiyada da həyata keçirilir (süni ürək qapaqları, böyük damarların və kapilyar şəbəkələrin yenidən qurulması); tənəffüs sistemini bərpa etmək (larynx, traxeya və bronxlar), nazik bağırsaq, qaraciyər, sidik sistemi orqanları, bezlər daxili sekresiya və neyronlar. Kök hüceyrələrin istifadəsi toxuma mühəndisliyi sahəsində geniş istifadə olunur, lakin həm etik (embrion kök hüceyrələr), həm də genetik (bəzi hallarda kök hüceyrələrin bədxassəli bölünməsi baş verir) məhdudiyyətlərə malikdir. Araşdırma Son illərdə göstərdi ki, gen mühəndisliyi manipulyasiyalarının köməyi ilə xassələrinə və potensialına görə embrion kök hüceyrələrinə bənzər dəri fibroblastlarından pluripotent kök hüceyrələri (iPSc) əldə etmək mümkündür. Toxuma mühəndisliyində metal nanohissəciklər onlara təsir edərək hüceyrə böyüməsini idarə etmək üçün istifadə olunur maqnit sahələri müxtəlif istiqamətlər. Məsələn, bu yolla təkcə qaraciyər strukturlarının analoqlarını deyil, həm də retinanın elementləri kimi mürəkkəb strukturları yaratmaq mümkün olub. Nanokompozit materiallar həmçinin elektron şüa litoqrafiyasından (EBL) istifadə edərək sümük implantlarının effektiv formalaşdırılması üçün matrislərin nanoölçülü səthi pürüzlülüyünü təmin edir. Süni toxuma və orqanların yaradılması əksər donor orqanların transplantasiyası ehtiyacını aradan qaldıracaq və xəstələrin həyat keyfiyyətini və sağ qalmasını yaxşılaşdıracaq. Müəlliflər

• Naroditsky Boris Savelievich, biologiya elmləri doktoru
• Nesterenko Lyudmila Nikolaevna, t.ü.f.d.

1. Toxuma mühəndisliyində nanotexnologiya / Nanometr. - URL: http://www.nanometer.ru/2007/10/16/tkanevaa_inzheneria_4860.html (giriş tarixi 10/12/2009)
2. Kök hüceyrə / Vikipediya - pulsuz ensiklopediya. URL: ttp://ru.wikipedia.org/wiki/Kök hüceyrələr (giriş tarixi 10/12/2009)

ensiklopedik lüğət nanotexnologiya. - Rusnano. 2010 .

Digər lüğətlərdə "toxuma mühəndisliyi" nin nə olduğuna baxın:

toxuma mühəndisliyi- Yeni toxumalar yaratmaq və ya bioloji aktiv maddələri ifadə etmək üçün bədən hüceyrələrinə nəzarət üsulları Biotexnologiya mövzuları EN toxuma mühəndisliyi ... Texniki Tərcüməçi Bələdçisi

Biomühəndislik termini İngilis dilində biomühəndislik termini Sinonimlər biotibbi mühəndislik İxtisarlar Oxşar terminlər bioloji parçalana bilən polimerlər, biotibbi mikroelektromexaniki sistemlər, biomimetika, biomimetik nanomateriallar, ... ...

Biomimetic nanomaterials termini İngilis dilində biomimetic nanomaterials termini Biomimetic, biomimeticsin sinonimləri İxtisarlar Əlaqəli terminlər zülallar, bioloji parçalana bilən polimerlər, biomühəndislik, biomimetika, biouyğunluq, biouyğunluq... ... Nanotexnologiyanın ensiklopedik lüğəti

Vadim Sergeyeviç Repin Doğum tarixi: 31 iyul 1936 (1936 07 31) (76 yaş) Doğulduğu yer: SSRİ Ölkəsi ... Wikipedia

- (Latın plasenta, "tort") bütün dişi plasental məməlilərdə, bəzi marsupiallarda, çəkic başlı balıqlarda və digər canlı qığırdaqlı balıqlarda, həmçinin canlı onikoforlarda və bir sıra digər heyvan qruplarında rüşeym orqanı ... ... Vikipediya

Ən görkəmli bəzilərini ehtiva edir cari hadisələr, müxtəlif sahələrdə nailiyyətlər və yeniliklər müasir texnologiya. Yeni texnologiyalar sahə daxilində mütərəqqi dəyişiklikləri təmsil edən texniki yeniliklərdir... ... Vikipediya

Məqalələrsamfifilikbioloji parçalana bilən polimerlərbioloji membranbioloji mühərriklərbioloji nanoobyektlərbiomimetikabiomimetik nanomateriallarbiopolimerlərbiosensorbiouyğunluqbiouyğun örtüklərbisl... Nanotexnologiyanın ensiklopedik lüğəti

Məqalələr "iki üzlü" hissəciklər aktuatorbakterioklorofilbioloji motorlarbioloji nanoobyektlərbiomimetikabiomimetik nanomateriallarbiosensorbiouyğunluqbilayerbağına əsaslanan... Nanotexnologiyanın ensiklopedik lüğəti

Məqalələr "yumşaq" kimyabioloji membranbiomimetikabiomimetik nanomateriallarbiosensorbiouyğun örtüklərikiqat mühəndislikhibrid materiallarDNADNA mikroçipgen çatdırılması qapağı... Nanotexnologiyanın ensiklopedik lüğəti

Bu, mövzunun inkişafı üzrə işi əlaqələndirmək üçün yaradılmış məqalələrin xidmət siyahısıdır. Bu xəbərdarlıq tətbiq edilmir... Vikipediya

Kitablar

• Toxuma mühəndisliyi, “Daha dərindən nəfəs alın” şousunun yaradıcı komandası. Əsasən yeni yanaşma– hüceyrə və toxuma mühəndisliyi – molekulyar və hüceyrə biologiyası sahəsində ən son nailiyyətdir. Bu yanaşma audiokitab yaratmaq üçün geniş perspektivlər açdı