Tissue engineering sa nanostructured matrices. Tissue engineering - isang window sa modernong gamot Mga modernong posibilidad ng tissue engineering

Ang tissue engineering ay minsang inuri bilang isang subsection ng mga biological na materyales, ngunit habang ito ay lumago sa saklaw at kahalagahan, maaari itong makita bilang isang subsection sa sarili nitong karapatan. Ang mga tela ay nangangailangan ng ilang mekanikal at istrukturang katangian upang gumana nang maayos. Ang terminong "inhinyero ng tissue" ay tumutukoy din sa pagwawasto ng pagganap ng mga partikular na biochemical function gamit ang mga cell sa isang artipisyal na nilikhang support system (halimbawa, isang artipisyal na pancreas, o isang artipisyal na atay). Ang terminong "regenerative medicine" ay kadalasang ginagamit bilang kasingkahulugan para sa tissue engineering, bagama't may higit na diin sa regenerative na gamot sa paggamit ng mga stem cell upang makagawa ng mga tisyu.

Karaniwan, ang tissue engineering, gaya ng sinabi ni Langer at Vacanti, ay nakikita bilang "isang interdisciplinary field kung saan ang mga prinsipyo ng engineering at biology ay inilalapat upang bumuo ng mga biological substitutes, na kung saan ay ang pagpapanumbalik, preserbasyon o pagpapabuti ng paggana ng mga tissue o isang buong organ." Ang tissue engineering ay tinukoy din bilang "ang pag-unawa sa mga prinsipyo ng paglaki ng tissue, at ang kanilang aplikasyon sa paggawa ng mga functional tissue substitutes para sa klinikal na paggamit". Ang isang mas detalyadong paglalarawan ay nagsasaad na "Ang pangunahing palagay ng tissue engineering ay ang paggamit ng mga natural na biological system ay magbibigay-daan sa higit na tagumpay sa pagbuo ng mga therapeutic na pamamaraan na naglalayong palitan, ayusin, mapanatili, at/o palawakin ang function ng tissue."

Ang mga cell ay maaaring makuha mula sa mga likidong tisyu tulad ng dugo sa iba't ibang paraan, kadalasan sa pamamagitan ng centrifugation. Mas mahirap kunin ang mga cell mula sa solid tissues. Karaniwan, ang tissue ay tinadtad at pagkatapos ay hinuhukay ng trypsin o collagenase enzymes upang alisin ang extracellular matrix na naglalaman ng mga cell. Pagkatapos nito, ang mga selula ay pinahihintulutang lumutang nang malaya, at sila ay inalis na parang mula sa mga likidong tisyu. Ang rate ng reaksyon na may trypsin ay napaka-depende sa temperatura, at ang mataas na temperatura ay nagdudulot ng malaking pinsala sa mga selula. Ang collagenase ay nangangailangan ng mababang temperatura at samakatuwid ay mas kaunting pagkawala ng cell, ngunit ang reaksyon ay tumatagal ng mas matagal at ang collagenase mismo ay isang mamahaling reagent. Ang mga cell ay madalas na itinatanim sa mga artipisyal na istruktura na may kakayahang suportahan ang pagbuo ng tatlong-dimensional na tisyu. Ang mga istrukturang ito ay tinatawag na scaffolding.

Upang makamit ang layunin ng muling pagtatayo ng tissue, dapat matugunan ng scaffolding ang ilang partikular na pangangailangan. Mataas na porosity at tinukoy na laki ng butas, na mahalaga upang i-promote ang cell seeding at diffusion sa buong istraktura, parehong mga cell at nutrients. Ang biodegradability ay madalas na isang mahalagang kadahilanan, dahil ang mga scaffold ay hinihigop sa mga nakapaligid na tisyu nang hindi nangangailangan ng operasyon sa pag-alis. Ang rate kung saan nangyayari ang agnas ay dapat tumugma nang malapit hangga't maaari sa bilis ng pagbuo ng tissue: nangangahulugan ito na habang ang mga manufactured cell ay gagawa ng sarili nilang natural na matrix na istraktura sa paligid nila, nagagawa na nilang mapanatili ang integridad ng istruktura sa katawan, at kalaunan sa kalaunan ay masisira ang plantsa, mag-iiwan ng bagong nabuong tissue na kukuha sa mekanikal na pagkarga.

Na-explore ang iba't ibang materyales sa scaffolding (natural at synthetic, biodegradable at permanente). Karamihan sa mga materyales na ito ay kilala sa larangang medikal bago pa man ang tissue engineering bilang isang paksa ng pananaliksik, at ginamit na, halimbawa, sa pagtitistis sa pagtahi. Upang makabuo ng mga scaffolding na may perpektong katangian (biocompatibility, non-immunogenicity, transparency, atbp.), ang mga bagong materyales ay idinisenyo para sa kanila.

Ang scaffolding ay maaari ding itayo mula sa mga likas na materyales: sa partikular, ang iba't ibang extracellular matrix derivatives at ang kanilang kakayahang suportahan ang paglaki ng cell ay pinag-aralan. Ang mga materyal na protina tulad ng collagen o fibrin at polysaccharides tulad ng chitosan o glycosaminoglycan (GAG) ay angkop sa mga tuntunin ng compatibility, ngunit ang ilang mga katanungan ay nananatiling bukas. Ang mga functional na grupo ng mga scaffold ay maaaring maging kapaki-pakinabang sa paghahatid ng maliliit na molekula (mga gamot) sa mga partikular na tisyu.

carbon nanotubes

Ang carbon nanotubes ay mga pinahabang cylindrical na istruktura na may diameter mula isa hanggang ilang sampu-sampung nanometer at may haba na hanggang ilang sentimetro, na binubuo ng isa o higit pang hexagonal graphite plane na pinagsama sa isang tubo at kadalasang nagtatapos sa isang hemispherical na ulo, na maaaring ituring bilang kalahating molekula ng fullerene.

Tulad ng nalalaman, ang fullerene (C60) ay natuklasan ng grupo ng Smalley, Kroto at Curl noong 1985, kung saan noong 1996 ang mga mananaliksik na ito ay ginawaran ng Nobel Prize sa Chemistry. Tulad ng para sa carbon nanotubes, ang eksaktong petsa ng kanilang pagkatuklas ay hindi maibibigay dito. Bagaman karaniwang kaalaman na napagmasdan ni Iijima ang istraktura ng mga multiwalled nanotubes noong 1991, mayroong naunang ebidensya para sa pagtuklas ng mga carbon nanotubes. Kaya, halimbawa, noong 1974 - 1975. Inilathala ng Endo et al. ang isang bilang ng mga papel na naglalarawan ng mga manipis na tubo na may diameter na mas mababa sa 100 nm, na inihanda ng paraan ng vapor condensation, ngunit hindi isinagawa ang isang mas detalyadong pag-aaral ng istraktura.

Isang pangkat ng mga siyentipiko mula sa Institute of Catalysis ng Siberian Branch ng USSR Academy of Sciences noong 1977, habang pinag-aaralan ang carbonization ng iron-chromium dehydrogenation catalysts sa ilalim ng mikroskopyo, nagrehistro ng pagbuo ng "hollow carbon dendrites", habang isang mekanismo ng ang pagbuo ay iminungkahi at ang istraktura ng mga pader ay inilarawan. Noong 1992, isang artikulo ang nai-publish sa Kalikasan na nagsasaad na ang mga nanotubes ay naobserbahan noong 1953. Isang taon na mas maaga, noong 1952, isang artikulo ng mga siyentipikong Sobyet na sina Radushkevich at Lukyanovich ang nag-ulat sa electron microscopic observation ng mga fibers na may diameter na halos 100 nm, nakuha ng thermal decomposition ng oxide carbon sa isang iron catalyst. Hindi rin ipinagpatuloy ang mga pag-aaral na ito.

Mayroong maraming mga teoretikal na gawa sa hula ng allotropic form na ito ng carbon. Sa trabaho, ang chemist na si Jones (Dedalus) ay nag-isip tungkol sa mga nakapulupot na tubo ng grapayt. Sa gawain ni L. A. Chernozatonsky at isa pa, na inilathala sa parehong taon bilang ang gawain ng Iijima, nakuha at inilarawan ang mga carbon nanotubes, at hindi lamang hinulaang ni M. Yu. Kornilov ang pagkakaroon ng single-walled carbon nanotubes noong 1986, ngunit iminungkahi din. ang kanilang mahusay na pagkalastiko.

Istraktura ng nanotubes

Ang isang perpektong nanotube ay isang graphite plane na pinagsama sa isang silindro, iyon ay, isang ibabaw na may linya na may mga regular na hexagons, sa tuktok kung saan matatagpuan ang mga carbon atom. Ang resulta ng naturang operasyon ay nakasalalay sa anggulo ng oryentasyon ng graphite plane na may paggalang sa nanotube axis. Ang anggulo ng oryentasyon, sa turn, ay tumutukoy sa chirality ng nanotube, na tumutukoy, sa partikular, ang mga de-koryenteng katangian nito.

Fig.1. Pagtitiklop ng graphite plane para makakuha ng (n, m) nanotube

Upang makakuha ng nanotube ng chirality (n, m), ang graphite plane ay dapat i-cut sa mga direksyon ng mga tuldok na linya at igulong sa direksyon ng vector R

Ang isang naka-order na pares (n, m) na nagpapahiwatig ng mga coordinate ng hexagon, na, bilang isang resulta ng pagtitiklop ng eroplano, ay dapat na nag-tutugma sa hexagon na matatagpuan sa pinagmulan ng mga coordinate, ay tinatawag na chirality ng nanotube at tinutukoy. Ang isa pang paraan upang italaga ang chirality ay ang ipahiwatig ang anggulo α sa pagitan ng direksyon ng pagtitiklop ng nanotube at ang direksyon kung saan ang mga katabing hexagon ay nagbabahagi ng isang karaniwang panig. Gayunpaman, sa kasong ito, para sa isang kumpletong paglalarawan ng nanotube geometry, kinakailangan upang tukuyin ang diameter nito. Ang mga indeks ng chirality ng isang single-layer nanotube (m, n) ay natatanging tumutukoy sa diameter nito D. Ang relasyon na ito ay may sumusunod na anyo:

kung saan ang d 0 = 0.142 nm ay ang distansya sa pagitan ng mga katabing carbon atoms sa graphite plane.

Ang ugnayan sa pagitan ng mga indeks ng chirality (m, n) at ang anggulo α ay ibinibigay ng:

Kabilang sa iba't ibang posibleng direksyon ng nanotube folding, ang mga iyon ay nakikilala kung saan ang pagkakahanay ng (n, m) hexagon sa pinagmulan ay hindi nangangailangan ng pagbaluktot ng istraktura nito. Ang mga direksyong ito ay tumutugma, sa partikular, sa mga anggulong α = 0 (konfigurasyon ng armchair) at α = 30° (zigzag configuration). Ang mga pagsasaayos na ito ay tumutugma sa mga chiralities (n, 0) at (2m, m), ayon sa pagkakabanggit.

Mga nanotube ng solong pader

Ang istraktura ng mga single-walled nanotubes na sinusunod sa eksperimento ay naiiba sa maraming aspeto mula sa idealized na larawan na ipinakita sa itaas. Una sa lahat, ito ay may kinalaman sa mga vertex ng nanotube, na ang hugis, tulad ng mga sumusunod mula sa mga obserbasyon, ay malayo sa isang perpektong hemisphere. Ang isang espesyal na lugar sa mga single-walled nanotubes ay inookupahan ng tinatawag na armchair nanotubes o nanotubes na may chirality [10, 10]. Sa mga nanotubes ng ganitong uri, dalawa sa mga C–C bond na bumubuo sa bawat anim na miyembro na singsing ay naka-orient parallel sa longitudinal axis ng tubo. Ang mga nanotube na may tulad na istraktura ay dapat magkaroon ng isang purong metal na istraktura.

Multiwalled nanotubes

Ang mga multi-walled nanotubes ay naiiba sa single-walled nanotubes sa mas malawak na iba't ibang mga hugis at configuration. Ang pagkakaiba-iba ng mga istraktura ay ipinakita kapwa sa pahaba at nakahalang direksyon. Ang istraktura ng uri ng "Russian dolls" ay isang hanay ng mga coaxially nested cylindrical tubes. Ang isa pang uri ng istrukturang ito ay isang hanay ng mga nested coaxial prisms. Sa wakas, ang huli sa mga istrukturang ito ay kahawig ng isang scroll (scroll). Ang lahat ng mga istraktura ay nailalarawan sa pamamagitan ng halaga ng distansya sa pagitan ng mga katabing layer ng grapayt, na malapit sa halaga ng 0.34 nm, na likas sa distansya sa pagitan ng mga katabing eroplano ng mala-kristal na grapayt.

Ang pagpapatupad ng isa o ibang istraktura ng multiwalled nanotubes sa isang partikular na pang-eksperimentong sitwasyon ay nakasalalay sa mga kondisyon ng synthesis. Ang isang pagsusuri sa magagamit na pang-eksperimentong data ay nagpapahiwatig na ang pinakakaraniwang istraktura ng multi-walled nanotubes ay isang istraktura na may mga seksyon ng mga "Russian nesting dolls" at "papier-mâché" na mga uri na halili na matatagpuan sa haba. Sa kasong ito, ang "mga tubo" ng isang mas maliit na sukat ay sunud-sunod na nakapugad sa mas malalaking tubo.

Pagkuha ng carbon nanotubes

Ang pagbuo ng mga pamamaraan para sa synthesis ng carbon nanotubes (CNTs) ay sumunod sa landas ng pagpapababa ng mga temperatura ng synthesis. Matapos ang paglikha ng teknolohiya para sa paggawa ng mga fullerenes, natagpuan na sa panahon ng pagsingaw ng electric arc ng mga graphite electrodes, kasama ang pagbuo ng fullerenes, ang mga pinahabang cylindrical na istruktura ay nabuo. Ang Microscopist na si Sumio Iijima, gamit ang transmission electron microscope (TEM), ang unang nakilala ang mga istrukturang ito bilang nanotubes. Kasama sa mga pamamaraan ng mataas na temperatura para sa paggawa ng mga CNT ang pamamaraang electric arc. Kung ang isang graphite rod (anode) ay sumingaw sa isang electric arc, pagkatapos ay isang matigas na carbon build-up (deposito) ay nabuo sa kabaligtaran ng electrode (cathode) sa malambot na core na naglalaman ng mga multi-walled CNT na may diameter na 15– 20 nm at isang haba na higit sa 1 μm. Ang pagbuo ng mga CNT mula sa fullerene soot sa ilalim ng high-temperature thermal action sa soot ay unang naobserbahan ng Oxford at Swiss group. Ang pag-install para sa electric arc synthesis ay metal-intensive, energy-consuming, ngunit unibersal para sa pagkuha ng iba't ibang uri ng carbon nanomaterial. Sa kasong ito, ang isang makabuluhang problema ay ang di-equilibrium ng proseso sa panahon ng arc burning. Ang pamamaraan ng electric arc sa isang pagkakataon ay pinalitan ang paraan ng laser evaporation (ablation) ng isang laser beam. Ang ablation unit ay isang conventional resistive heating oven na nagbibigay ng temperatura na 1200C. Upang makakuha ng mas mataas na temperatura sa loob nito, sapat na upang maglagay ng carbon target sa pugon at magdirekta ng laser beam dito, halili na ini-scan ang buong ibabaw ng target.

Kaya, ang grupo ni Smalley, gamit ang mga mamahaling kagamitan na may short-pulse laser, ay nakakuha ng nanotubes noong 1995, "makabuluhang pinasimple" ang teknolohiya ng kanilang synthesis. Gayunpaman, nanatiling mababa ang ani ng mga CNT. Ang pagpapakilala ng maliliit na pagdaragdag ng nickel at cobalt sa grapayt ay naging posible upang mapataas ang ani ng mga CNT hanggang 70-90%. Mula sa sandaling iyon, nagsimula ang isang bagong yugto sa konsepto ng mekanismo ng pagbuo ng nanotube. Ito ay naging malinaw na ang metal ay isang katalista ng paglago. Kaya, ang mga unang gawa ay lumitaw sa paggawa ng mga nanotubes sa pamamagitan ng isang mababang-temperatura na pamamaraan - ang paraan ng catalytic pyrolysis ng hydrocarbons (CVD), kung saan ang mga particle ng isang iron group na metal ay ginamit bilang isang katalista. Ang isa sa mga pagpipilian para sa pag-install para sa paggawa ng mga nanotubes at nanofibers sa pamamagitan ng pamamaraan ng CVD ay isang reaktor kung saan ang isang inert carrier gas ay ibinibigay, na nagdadala ng catalyst at hydrocarbon sa mataas na temperatura zone. Pinasimple, ang mekanismo ng paglago ng CNT ay ang mga sumusunod. Ang carbon na nabuo sa panahon ng thermal decomposition ng hydrocarbon ay natutunaw sa metal nanoparticle.

Sa pag-abot sa isang mataas na konsentrasyon ng carbon sa particle sa isa sa mga mukha ng particle-catalyst, isang energetically paborableng "paghihiwalay" ng labis na carbon ay nangyayari sa anyo ng isang pangit na semi-fullerene cap. Ito ay kung paano ipinanganak ang isang nanotube. Ang nabubulok na carbon ay patuloy na pumapasok sa catalyst particle, at upang mailabas ang labis na konsentrasyon nito sa pagkatunaw, dapat itong patuloy na itapon. Ang tumataas na hemisphere (semifullerene) mula sa ibabaw ng melt ay nagdadala ng dissolved excess carbon, na ang mga atomo sa labas ng melt ay bumubuo ng isang C–C bond, na isang cylindrical framework-nanotube. Ang temperatura ng pagkatunaw ng isang particle sa isang nanosized na estado ay depende sa radius nito. Kung mas maliit ang radius, mas mababa ang punto ng pagkatunaw. Samakatuwid, ang mga iron nanoparticle na may sukat na humigit-kumulang 10 nm ay nasa isang molten state sa ibaba 600C. Sa ngayon, ang mababang temperatura na synthesis ng mga CNT ay isinasagawa sa pamamagitan ng paraan ng catalytic pyrolysis ng acetylene sa pagkakaroon ng mga particle ng Fe sa 550C. Ang pagbabawas ng temperatura ng synthesis ay mayroon ding mga negatibong kahihinatnan. Sa mas mababang temperatura, ang mga CNT na may malaking diyametro (mga 100 nm) at may depektong istrukturang "kawayan" o mga nested nanocone ay nakukuha. Ang mga nagreresultang materyales ay binubuo lamang ng carbon, ngunit hindi man lang sila lumalapit sa mga pambihirang katangian (halimbawa, ang modulus ni Young) na naobserbahan sa single-walled carbon nanotubes na nakuha sa pamamagitan ng laser ablation o electric arc synthesis.

Ang mga tissue engineering construct ay ginagamit sa paglikha ng mga biological na kapalit upang ayusin o mapabuti ang paggana ng mga tisyu. Ang mga cell, bilang isang bahagi ng konstruksyon, ay maaaring makuha mula sa iba't ibang mga mapagkukunan at nasa iba't ibang yugto ng pagkita ng kaibhan mula sa mahinang pagkakaiba-iba ng mga cell hanggang sa mataas na pagkakaiba-iba ng mga espesyal na cell. Ang kolonisasyon ng inihandang matrix ng mga selula ay isang kagyat na problema ng modernong biomedicine. Kasabay nito, ang mga katangian ng ibabaw ng matrix ay nakakaapekto sa kolonisasyon ng cell, kabilang ang cell attachment at ang kanilang paglaganap sa kahabaan ng matrix.

Ang kasalukuyang kilalang mga pamamaraan para sa pagkuha ng tissue-engineered constructs ay gumagamit ng paghahanda ng isang cell suspension at ang pisikal na aplikasyon ng suspension na ito sa isang biocompatible na materyal sa pamamagitan ng stage-by-stage sedimentation ng suspension culture na may pagbuo ng isang monolayer at paglalagay ng materyal sa ang solusyon sa mahabang panahon na sapat para sa cell penetration sa buong dami ng materyal, pati na rin ang paggamit ng 3D bioprinting. Ang iba't ibang mga pamamaraan ay iminungkahi para sa pagbuo ng tissue-engineered na katumbas ng guwang na panloob na organo, tulad ng urethra, pantog, bile duct, trachea.

Mga klinikal na pananaliksik[ | ]

Napag-aralan sa mga klinikal na pagsubok sa mga pasyenteng may urological at dermatological na sakit ang mga tissue-engineed na konstruksyon batay sa mga biocompatible na materyales.

Tingnan din [ | ]

Mga Tala [ | ]

1. , Fox C. F. Tissue engineering: proceedings of a workshop, held at Granlibakken, Lake Tahoe, California, February 26-29, 1988. - Alan R. Liss, 1988. - T. 107.
2. Atala A. , Kasper F. K., Mikos A. G. Engineering complex tissues // Science translational medicine. - 2012. - V. 4, No. 160. - S. 160rv12. - ISSN 1946-6234. - DOI:10.1126/scitranslmed.3004890.
3. Vasyutin I.A., Lundup A.V., Vinarov A.Z., Butnaru D.V., Kuznetsov S.L. Ang muling pagtatayo ng urethra gamit ang mga teknolohiya ng tissue engineering. (Russian) // Bulletin ng Russian Academy of Medical Sciences. - 2017. - T. 72, No. 1. - pp. 17–25. - ISSN 2414-3545. - DOI:10.15690/vramn771.
4. Baranovsky D.S., Lundup A.V., Parshin V.D. Pagkuha ng functional ciliated epithelium in vitro para sa tissue engineering ng trachea (Russian) // Bulletin ng Russian Academy of Medical Sciences. - 2015. - T. 70, No. 5. - pp. 561–567. - ISSN 2414-3545. - DOI:10.15690/vramn.v70.i5.1442 .
5. Lawrence B.J., Madihally S.V. Cell colonization sa degradable 3D porous matrice // Cell adhesion at migration. - 2008. - Vol. 2, No. 1. - p. 9-16.
6. Mironov V. et al. Organ printing: computer-aided jet-based 3D tissue engineering //TRENDS sa Biotechnology. - 2003. - T. 21. - Hindi. 4. - S. 157-161. doi:

Kamakailan, ang isang nakababahala na pattern ay naobserbahan sa buong mundo, na binubuo sa isang pagtaas sa bilang ng mga sakit at kapansanan ng mga taong nasa edad ng pagtatrabaho, na agarang nangangailangan ng pag-unlad at pagpapakilala sa klinikal na kasanayan ng bago, mas epektibo at abot-kayang mga pamamaraan ng pagpapanumbalik ng paggamot ng mga pasyente.

Isa sa mga pamamaraang ito, kasama ang pagtatanim at paglipat, ay ang tissue engineering. Cellular at tissue engineering - ay ang pinakabagong tagumpay sa larangan ng molecular at cellular biology. Ang diskarte na ito ay nagbukas ng malawak na mga prospect para sa paglikha ng mga epektibong biomedical na teknolohiya, sa tulong kung saan posible na maibalik ang mga nasira na tisyu at organo at gamutin ang isang bilang ng mga malubhang sakit na metabolic ng tao.

Ang layunin ng tissue engineering ay ang pagbuo at paglilinang ng buhay, functional na mga tisyu o organo sa labas ng katawan ng tao para sa kasunod na paglipat sa isang pasyente upang palitan o pasiglahin ang pagbabagong-buhay ng isang nasirang organ o tissue. Sa madaling salita, ang tatlong-dimensional na istraktura ng tissue ay dapat na maibalik sa lugar ng depekto.

Ang mga ordinaryong implant na gawa sa mga inert na materyales ay maaari lamang mag-alis ng mga pisikal at mekanikal na depekto ng mga nasirang tissue, hindi tulad ng mga engineered tissue na nagpapanumbalik, bukod sa iba pang mga bagay, ng mga biological (metabolic) na function. Iyon ay, ang tissue ay muling nabuo, at hindi lamang pinapalitan ng sintetikong materyal.

Gayunpaman, para sa pagbuo at pagpapabuti ng mga pamamaraan ng reconstructive na gamot batay sa tissue engineering, kinakailangan upang makabisado ang mga bagong highly functional na materyales. Ang mga materyales na ito na ginamit upang lumikha ng mga bioimplant ay dapat magbigay sa mga istrukturang inhinyero ng tisyu ng mga katangiang likas sa mga nabubuhay na tisyu. Kabilang sa mga tampok na ito:

• 1) ang kakayahang magpagaling sa sarili;
• 2) ang kakayahang mapanatili ang suplay ng dugo;
• 3) ang kakayahang baguhin ang istraktura at mga katangian bilang tugon sa mga kadahilanan sa kapaligiran, kabilang ang mekanikal na stress.

Ang pinakamahalagang elemento ng tagumpay ay ang pagkakaroon ng kinakailangang bilang ng mga functionally active na cell na may kakayahang mag-iba, mapanatili ang naaangkop na phenotype at gumaganap ng mga partikular na biological function. Ang pinagmulan ng mga selula ay maaaring mga tisyu ng katawan at mga panloob na organo. Posibleng gumamit ng naaangkop na mga cell mula sa isang pasyente na nangangailangan ng reconstructive therapy, o mula sa isang malapit na kamag-anak (autogenous cells). Maaaring gamitin ang mga cell na may iba't ibang pinagmulan, kabilang ang pangunahin at stem cell. Ang mga pangunahing selula ay mga mature na selula ng isang partikular na tisyu na maaaring direktang kunin mula sa isang donor na organismo (ex vivo) sa pamamagitan ng operasyon. Kung ang pangunahing mga cell ay kinuha mula sa isang tiyak na donor na organismo, at pagkatapos ay ang mga cell na ito ay kailangang itanim dito bilang isang tatanggap, kung gayon ang posibilidad ng pagtanggi ng implanted tissue ay hindi kasama, dahil mayroong pinakamataas na posibleng immunological compatibility ng mga pangunahing cell. at ang tatanggap. Gayunpaman, ang mga pangunahing selula, bilang isang panuntunan, ay hindi maaaring hatiin - ang kanilang potensyal para sa pagpaparami at paglago ay mababa. Kapag nililinang ang mga naturang cell sa vitro (sa pamamagitan ng tissue engineering), para sa ilang mga uri ng mga cell, ang dedifferentiation ay posible, iyon ay, ang pagkawala ng tiyak, indibidwal na mga katangian. Halimbawa, ang mga chondrocytes na ipinakilala sa kultura sa labas ng katawan ay kadalasang gumagawa ng fibrous kaysa sa transparent na cartilage.

Dahil ang mga pangunahing cell ay hindi maaaring hatiin at maaaring mawala ang kanilang mga partikular na katangian, mayroong pangangailangan para sa mga alternatibong mapagkukunan ng cell para sa pagbuo ng mga teknolohiya ng cell engineering. Ang mga stem cell ay naging isang alternatibo.

Ang mga stem cell ay mga walang pagkakaiba-iba na mga selula na may kakayahang hatiin, i-renew ang sarili at iiba sa iba't ibang uri ng mga espesyal na selula sa ilalim ng impluwensya ng partikular na biological stimuli.

Ang mga stem cell ay nahahati sa "adult" at "embryonic". Ang mga embryonic stem cell ay nabuo mula sa inner cell mass ng early embryonic development, habang ang adult stem cell ay nabuo mula sa adult tissues, umbilical cord, o kahit fetal tissues. Gayunpaman, mayroong isang etikal na problema na nauugnay sa hindi maiiwasang pagkasira ng embryo ng tao kapag tumatanggap ng mga embryonic stem cell. Samakatuwid, mas mainam na "i-extract" ang mga selula mula sa mga tisyu ng isang pang-adultong organismo. Halimbawa, noong 2007, natuklasan ni Shinya Yamanaka mula sa Kyoto University of Japan ang mga induced pluripotent stem cells (iPSCs) na nagmula sa mga tisyu ng integumentaryong tao (pangunahin ang balat). Ang mga IPSC ay nag-aalok ng tunay na hindi pa nagagawang mga pagkakataon para sa regenerative na gamot, bagama't marami pa ring mga problema na dapat lutasin bago sila pumasok sa medikal na kasanayan nang marubdob.

Upang idirekta ang organisasyon, suportahan ang paglaki at pagkita ng kaibhan ng mga selula sa proseso ng muling pagtatayo ng nasirang tissue, kinakailangan ang isang espesyal na cell carrier - isang matrix, na isang three-dimensional na network na katulad ng isang espongha o pumice stone. Upang lumikha ng mga ito, ginagamit ang mga biologically inert synthetic na materyales, mga materyales batay sa mga natural na polimer (chitosan, alginate, collagen) at biocomposites. Halimbawa, ang mga katumbas ng bone tissue ay nakukuha sa pamamagitan ng direktang pagkakaiba ng bone marrow, cord blood, o adipose tissue stem cell sa mga osteoblast, na pagkatapos ay inilalapat sa iba't ibang materyales na sumusuporta sa kanilang dibisyon (halimbawa, donor bone, collagen matrices, atbp.) .

Sa ngayon, ang isa sa mga estratehiya ng tissue engineering ay ang mga sumusunod:

• 1) pagpili at paglilinang ng sarili o donor stem cell;
• 2) pagbuo ng isang espesyal na carrier para sa mga cell (matrix) batay sa mga biocompatible na materyales;
• 3) paglalapat ng cell culture sa matrix at pagpapalaganap ng cell sa isang bioreactor na may mga espesyal na kondisyon sa paglilinang;
• 4) direktang pagpapakilala ng tissue-engineered na istraktura sa lugar ng apektadong organ o paunang paglalagay sa isang lugar na mahusay na tinustusan ng dugo para sa pagkahinog at pagbuo ng microcirculation sa loob ng istraktura (prefabrication).

Ang mga matrice ay ganap na nawawala pagkatapos ng ilang oras pagkatapos ng pagtatanim sa host organism (depende sa rate ng paglaki ng tissue), at ang mga bagong tissue lamang ang nananatili sa lugar ng depekto. Posible rin na ipakilala ang isang matrix na may bahagyang nabuong bagong tissue ("biocomposite"). Siyempre, pagkatapos ng pagtatanim, ang istraktura na ininhinyero ng tissue ay dapat panatilihin ang istraktura at mga pag-andar nito sa loob ng sapat na panahon upang maibalik ang normal na gumaganang tissue sa lugar ng depekto at isama sa mga nakapaligid na tisyu. Ngunit, sa kasamaang-palad, ang mga perpektong matrice na nakakatugon sa lahat ng kinakailangang kondisyon ay hindi pa nagagawa.

Ang mga maaasahang teknolohiya ng tissue engineering ay nagbukas ng posibilidad ng paglikha ng laboratoryo ng mga buhay na tisyu at organo, ngunit ang agham ay wala pa ring kapangyarihan bago ang paglikha ng mga kumplikadong organo. Gayunpaman, kamakailan lamang, ang mga siyentipiko na pinamumunuan ni Dr. Gunter Tovar (Gunter Tovar) mula sa Fraunhofer Society sa Germany ay gumawa ng isang malaking tagumpay sa larangan ng tissue engineering - nakabuo sila ng isang teknolohiya para sa paglikha ng mga daluyan ng dugo. Ngunit tila imposibleng lumikha ng artipisyal na mga istruktura ng capillary, dahil dapat silang maging nababaluktot, nababanat, maliit sa hugis at sa parehong oras ay nakikipag-ugnayan sa mga natural na tisyu. Kakatwa, ngunit ang mga teknolohiya ng produksyon ay dumating upang iligtas - isang paraan ng mabilis na prototyping (sa madaling salita, 3D printing). Nauunawaan na ang isang kumplikadong three-dimensional na modelo (sa aming kaso, isang daluyan ng dugo) ay naka-print sa isang three-dimensional na inkjet printer gamit ang espesyal na "tinta".

Inilalapat ng printer ang materyal sa mga layer, at sa ilang partikular na lugar ang mga layer ay pinagdugtong ng kemikal. Gayunpaman, tandaan namin na para sa pinakamaliit na mga capillary, ang mga three-dimensional na printer ay hindi pa sapat na tumpak. Sa pagsasaalang-alang na ito, ang pamamaraan ng multiphoton polymerization na ginamit sa industriya ng polimer ay inilapat. Ang mga maiikling matitinding pulso ng laser na nagpoproseso ng materyal ay nagpapasigla sa mga molekula nang napakalakas na nakikipag-ugnayan sila sa isa't isa, na nagdudugtong sa mahabang kadena. Kaya, ang materyal ay polymerize at nagiging matigas, ngunit nababanat, tulad ng mga likas na materyales. Ang mga reaksyong ito ay napakakokontrol na maaari silang magamit upang lumikha ng pinakamaliit na istruktura ayon sa isang three-dimensional na "drawing".

At upang ang mga nilikha na mga daluyan ng dugo ay makakapag-dock sa mga selula ng katawan, ang mga binagong biological na istruktura (halimbawa, heparin) at "anchor" na mga protina ay isinama sa kanila sa panahon ng paggawa ng mga sisidlan. Sa susunod na yugto, ang mga endothelial cells (isang layer ng mga flat cell na naglinya sa panloob na ibabaw ng mga daluyan ng dugo) ay naayos sa sistema ng mga nilikhang "tubules" upang ang mga bahagi ng dugo ay hindi dumikit sa mga dingding ng vascular system, ngunit malaya. dinadala sa pamamagitan nito.

Gayunpaman, ito ay ilang oras bago ang mga lab-grown organ na may sariling mga daluyan ng dugo ay maaaring aktwal na itanim.

Noong taglagas ng 2008, ang pinuno ng klinika ng Unibersidad ng Barcelona (Spain) at ng Medical School of Hannover (Germany), si Propesor Paolo Macchiarini (Paolo Macchiarini) ay nagsagawa ng unang matagumpay na paglipat ng isang bioengineered na katumbas ng trachea sa isang pasyente na may stenosis ng pangunahing kaliwang bronchus para sa 3 cm.

Ang isang segment ng isang cadaveric trachea na 7 cm ang haba ay kinuha bilang matrix ng hinaharap na graft. Upang makakuha ng isang natural na matrix na may mga katangian na higit sa anumang bagay na maaaring gawin mula sa polymer tubes, ang trachea ay tinanggal mula sa nakapalibot na connective tissue, mga donor cell, at histocompatibility antigens. Ang paglilinis ay binubuo ng 25 cycle ng devitalization gamit ang 4% sodium deoxycholate at deoxyribonuclease I (ang proseso ay tumagal ng 6 na linggo). Pagkatapos ng bawat cycle ng devitalization, isang histological na pagsusuri ng tissue ang isinagawa upang matukoy ang bilang ng natitirang mga nucleated na selula, pati na rin ang isang immunohistochemical na pag-aaral para sa pagkakaroon ng histocompatibility antigens HLA-ABC, HLA-DR, HLA-DP, at HLA- DQ sa tissue. Gamit ang isang bioreactor ng kanilang sariling disenyo, pantay na inilapat ng mga siyentipiko ang isang suspensyon ng cell sa ibabaw ng isang mabagal na umiikot na piraso ng trachea na may isang syringe. Pagkatapos ang graft, na kalahating nahuhulog sa medium ng kultura, ay umiikot sa paligid ng axis nito upang makipag-ugnay sa mga cell na may medium at hangin.

Ang tissue engineering (TI), bilang isang disiplina, ay nagsimula sa kasaysayan nito sa unang kalahati ng ika-20 siglo. Ang pundasyon para sa pundasyon nito ay ang teoretikal at praktikal na mga pag-unlad sa paglikha ng "artipisyal" na mga organo at tisyu at nagtatrabaho sa paglipat ng mga cell at biologically active na mga sangkap sa mga carrier upang maibalik ang pinsala sa iba't ibang mga tisyu ng katawan (Langer R., Vacanti J.P. , 1993).

Sa kasalukuyan, ang tissue engineering ay isa sa mga pinakabatang sangay sa medisina, batay sa mga prinsipyo ng molecular biology at genetic engineering. Ang interdisciplinary approach na ginamit dito ay pangunahing naglalayong lumikha ng mga bagong biocomposite na materyales upang maibalik ang mga nawawalang function ng mga indibidwal na tisyu o organo sa kabuuan (Spector M., 1999). Ang mga pangunahing prinsipyo ng diskarteng ito ay nakasalalay sa pagbuo at paggamit ng mga carrier na gawa sa mga biodegradable na materyales para sa pagtatanim sa isang nasirang organ o tissue, na ginagamit sa kumbinasyon ng alinman sa mga donor cell at/o bioactive substance. Halimbawa, sa paggamot ng isang proseso ng sugat, ang mga ito ay maaaring mga collagen coatings na may allofibroblasts, at sa vascular surgery, mga artipisyal na sisidlan na may anticoagulants (Vacanti SA et.al., 1993). Bilang karagdagan, ang isa sa mga seryosong kinakailangan para sa mga naturang materyal ng carrier ay dapat silang magbigay ng isang maaasahang suporta, iyon ay, suporta at/o pag-andar na bumubuo ng istraktura sa nasirang bahagi ng tissue o organ.

Samakatuwid, ang isa sa mga pangunahing gawain ng tissue engineering sa paggamot ng mga pathologies ng buto ay ang paglikha ng mga artipisyal na biocomposite na binubuo ng allo- at/o xenomaterials kasama ng mga bioactive molecules (buto morphogenetic proteins, growth factor, atbp.) at may kakayahang mag-udyok. osteogenesis. Kasabay nito, ang mga naturang biomaterial ay dapat magkaroon ng isang bilang ng mga kinakailangang katangian ng buto (Yannas I.V. et.al., 1984; Reddi A.H.et.al., 1987; Reddi A.H., 1998).

Una, dapat nilang tuparin at panatilihin (scaffold) ang saklaw ng depekto.

Pangalawa, upang magkaroon ng osteoinductivity, iyon ay, upang aktibong mag-udyok ng mga osteoblast at, posibleng, iba pang mga mesenchymal cells upang bumuo ng buto.

At, pangatlo, upang magkaroon ng mahusay na mga tagapagpahiwatig ng biointegration at biocompatibility, iyon ay, upang maging degradable at hindi maging sanhi ng nagpapasiklab at immune reaksyon sa tatanggap. Ang huling kalidad ay karaniwang nakakamit sa biomaterial lamang sa pamamagitan ng pagbabawas ng mga katangiang antigenic nito.

Ang kumbinasyon ng lahat ng mga pag-aari na ito ay nagbibigay-daan sa mga naturang biomaterial, na kahanay sa pagsuporta, mekanikal na pag-andar, upang magbigay ng biointegration - ang paglago ng mga selula at mga daluyan ng dugo sa mga istruktura ng implant, na sinusundan ng pagbuo ng tissue ng buto.

Ito ay kilala na ang pagsuporta sa epekto ng anumang biomaterial ay ibinibigay, bilang panuntunan, sa pamamagitan ng mga tampok na istruktura nito. Para sa mga biomaterial, ang tagapagpahiwatig na ito ay karaniwang nauugnay sa mga arkitekto ng katutubong tisyu kung saan ito nakuha. Para sa buto, ang pangunahing mga parameter ng lakas ng istruktura nito ay ang mga hard-elastic na katangian ng bone matrix at ang laki ng mga pores sa loob nito (Marra P. G. 1998; Thomson R. C. et. al., 1998).

Ang pinakakaraniwang biomaterial na may natatanging pansuportang function ay kinabibilangan ng artipisyal at natural na hydroxyapatite (HA), bioceramics, polyglycolic acid, at collagen proteins (Friess W., 1998).

Sa kasalukuyan, maraming iba't ibang anyo ng hydroxyapatite ang ginagamit upang palitan ang mga depekto sa buto sa surgical dentistry, orthopedics at traumatology, na naiiba sa hugis at sukat ng mga particle. Ito ay pinaniniwalaan na ang artipisyal na nakuha na hydroxyapatite ay halos magkapareho sa komposisyon ng kemikal at crystallographic na mga parameter sa native bone hydroxyapatite (Parsons J., 1988). Maraming mga may-akda ang parehong eksperimento at klinikal na nagpapakita na ang paggamit ng hydroxyapatite ay may makabuluhang mga pakinabang sa iba pang mga implant na materyales. Kaya, ang mga positibong katangian nito ay kinabibilangan ng mga tagapagpahiwatig tulad ng kadalian ng isterilisasyon, mahabang buhay ng istante, mataas na antas ng biocompatibility at napakabagal na resorption sa katawan (Volozhin A.I. et al., 1993). Ang hydroxyapatite ay bioinert at lubos na katugma sa buto (Jarcho M. et.al., 1977) tulad ng ipinapakita sa mga eksperimentong pag-aaral. Sa proseso ng pagpapalit ng isang depekto sa buto sa pagkakaroon ng HA, sa ilalim ng impluwensya ng mga biological fluid at tissue enzymes, ang hydroxyapatite ay maaaring bahagyang o ganap na ma-resorbed (Klein A.A., 1983). Ang positibong epekto ng hydroxyapatite pagkatapos ng pagtatanim nito sa lukab ng buto ay maliwanag na ipinaliwanag hindi lamang sa pamamagitan ng mga katangian ng osteoconductive ng materyal, kundi pati na rin sa kakayahang sumipsip ng mga protina na nagdudulot ng osteogenesis sa ibabaw nito (Ripamonti U., Reddi A.H., 1992).

Sa kasalukuyan, ang karamihan ng mga biomaterial para sa pagpapanumbalik ng mga depekto sa buto ay nakukuha mula sa kartilago at/o mga tisyu ng buto ng mga tao o iba't ibang hayop. Kadalasan, para sa paggawa ng mga composite na materyales, ang mga bahagi ng iba pang mga uri ng connective tissue ay ginagamit din - balat, tendon, meninges, atbp. (Voupe P.J., 1979; Yannas I.V. et.al., 1982; Chvapel M., 1982; Goldberg V.M. et.al., 1991; Damien C.J., Parsons J.R., 1991).

Ang Collagen ay ang pinakakilala sa mga modernong biomaterial. Ang malawakang paggamit nito sa praktikal na gamot ay nauugnay sa pagbuo ng reconstructive surgery at ang paghahanap para sa mga bagong materyales na nagsasagawa ng scaffold at plastic function sa tissue regeneration. Ang mga pangunahing bentahe ng collagen bilang isang plastic biomaterial ay kinabibilangan ng mababang toxicity at antigenicity, mataas na mekanikal na lakas at paglaban sa tissue prostheses (Istranov L.P., 1976). Ang mga mapagkukunan ng paggawa ng collagen sa paggawa ng mga produkto para sa plastic surgery ay mga tisyu na mayaman sa protina na ito - balat, tendon, pericardium at buto. Ang isang dermal collagen solution na ginawa ng Collagen Corp. ay malawakang ginagamit sa medikal na kasanayan. (Palo-Alto USA), sa ilalim ng mga pangalang "Zyderm" at "Zyplast". Batay sa collagen na ito, ang iba't ibang mga medikal na produkto ay binuo, tulad ng mga implant, mga panakip sa sugat, mga surgical thread para sa pagtahi sa ibabaw ng sugat, atbp.

Noong 70s ng huling siglo, unang nakuha ang data sa epekto ng collagen grafts sa pag-aayos ng bone tissue. Kasabay nito, natagpuan na ang mga implant ng collagen ay nagtataguyod ng paglaganap ng mga fibroblast, vascularization ng mga kalapit na tisyu at, tila, ay nag-udyok sa pagbuo ng bagong tissue ng buto kasama ang kasunod na muling pagsasaayos nito (Reddi A.H., 1985). Bilang isang mabilis na biodegrading na materyal, ginamit din ang collagen sa anyo ng isang gel para sa pagpapanumbalik ng mga depekto sa buto (De Balso A.M., 1976). Ang mga resulta na nakuha ng may-akda na ito ay nagmungkahi din na ang mga paghahanda na nakabatay sa collagen ay may kakayahang pasiglahin ang pagbabagong-buhay ng bone tissue.

Kasabay nito, upang palitan ang mga depekto sa buto, sinimulan din ang mga pag-aaral sa paggamit ng mga biocomposite na materyales na naglalaman ng parehong collagen at hydroxyapatite. Kaya, para sa maxillofacial surgery at surgical dentistry, ang mga komposisyon na "Alveloform" at "Bigraft" na naglalaman ng purified fibrillar skin collagen at HA particles (Collagen Corp., Palo Alto, USA) ay binuo. Ang mga biomaterial na ito ay ginamit upang maibalik ang alveolar ridge sa surgical treatment ng mga pasyenteng may periodontitis (Krekel G. 1981, Lemons M.M. 1984, Miller E. 1992). Ipinakita ng mga pag-aaral sa histological at ultrastructural na ang komposisyon - collagen at HA ay may positibong epekto sa pagbabagong-buhay ng buto ng tagaytay, ngunit sa parehong oras, ang ganitong uri ng biomaterial ay pangunahing gumaganap ng mga skeletal at conductive function, iyon ay, ipinapakita nila ang kanilang mga katangian ng osteoconductive. (Mehlisch D.R., 1989). Nang maglaon, maraming iba pang mga mananaliksik ang dumating sa katulad na mga konklusyon, at karamihan sa mga siyentipiko ay kasalukuyang sumusunod sa puntong ito ng pananaw (Glimcher M.J., 1987; Friess W., 1992; VaccantiC.A. et.al., 1993).

Gayunpaman, ayon sa isa pang grupo ng mga mananaliksik, ang mga biocomposite na materyales na naglalaman ng dermal collagen na "Ziderm" at synthetic hydroxyapatite ay may ilang mga osteogenic potencies. Halimbawa, Katthagen et al. (1984), ang pag-aaral sa epekto ng materyal na Collapat na naglalaman ng type 1 skin collagen at highly dispersed hydroxyapatite particle sa pagpapanumbalik ng bone defects ng femur sa mga rabbits, ay natagpuan na ang bone tissue regeneration sa mga eksperimentong hayop ay nagpatuloy ng 5 beses na mas mabilis kaysa sa kontrol. Ang mga eksperimentong resulta na ito ay naging batayan para sa karagdagang aplikasyon ng materyal na "Kolllapat" sa klinikal na kasanayan.

Kilalang-kilala na ang pinaka-angkop para sa paglipat at kasunod na biointegration ay walang alinlangan na mga autograft, na inihanda mula sa sariling mga tisyu ng pasyente at ito ay ganap na nag-aalis ng pangunahing immunological at pinaka-nakakahawang komplikasyon sa panahon ng kasunod na paglipat (Enneking W.F. et.al., 1980; Summers. B.N., Eisenstein S.M., 1989; Reddi A.H., 1985; Goldberg V.M. et.al., 1991). Gayunpaman, ang mga naturang materyales ay dapat na ihanda kaagad bago ang paglipat, kung hindi, ang klinika ay dapat magkaroon ng isang bone bank upang mag-imbak ng naturang biomaterial, na sa katotohanan ay magagamit lamang sa napakalaking institusyong medikal dahil sa mataas na halaga ng paghahanda at pag-iimbak ng mga materyales na ito. Bilang karagdagan, ang mga posibilidad na makakuha ng makabuluhang halaga ng automaterial ay napakalimitado, at kapag kinuha ito, bilang isang panuntunan, ang donor ay sumasailalim sa mga seryosong interbensyon sa operasyon. Ang lahat ng ito ay makabuluhang nililimitahan ang malawakang paggamit ng mga autografts (Bos G.D. et.al., 1983; Horowitz M.C. 1991). Samakatuwid, sa larangan ng paggamot ng mga pathology ng buto, ang tissue engineering ay nahaharap sa isang tunay na gawain ng paglikha ng mga biocomposite na materyales, ang paggamit nito ay magbibigay ng solusyon sa maraming mga problema kapwa sa paglipat ng cell at pagpapasigla ng pagbuo ng buto sa mga lugar ng pinsala nito, at sa pagbabawas ng mga gastos sa paggawa at pananalapi kapag inaalis ang pinsala sa buto sa mga pasyente ng iba't ibang profile.

Sa kasalukuyan, dahil sa mga pagsisikap ng maraming mananaliksik na nagtatrabaho sa larangan ng tissue engineering, ang mga biocomposite na materyales ay binuo at ipinakilala, na kinabibilangan ng parehong katutubong bone marrow cells at stromal osteogenic progenitor cells na lumago sa bone marrow monolayer cultures (Gupta D. , 1982; Bolder S., 1998). Nalaman ng mga may-akda na para sa matagumpay na induction ng osteogenesis sa site ng paglipat, kinakailangan upang lumikha ng isang mataas, paunang density ng stromal precursors - tungkol sa 108 na mga cell. Kasabay nito, ang isang simpleng pagpapakilala ng isang suspensyon ng naturang mga cell ay hindi nagbigay ng magagandang resulta. Kaugnay nito, lumitaw ang isang malubhang problema sa paghahanap ng mga carrier para sa paglipat ng mga cell sa katawan ng tatanggap.

Sa unang pagkakataon bilang isang carrier, si Gupta D. et. al. (1982) iminungkahi ang paggamit ng xenobone, na dati nang natanggal sa taba at na-decalcified. Dagdag pa, natagpuan na, depende sa antas ng paglilinis ng xenobone, ang porsyento ng pagkakabit ng mga elemento ng cellular sa carrier ay tumataas, at ang mga cell ay nagbubuklod nang mas mahusay sa organikong bahagi nito kaysa sa natural na buto hydroxyapatite (Hofman S., 1999).

Sa mga sintetikong materyales, ang mga ceramics ay kasalukuyang malawakang ginagamit bilang mga carrier para sa cell transplantation (Burder S. 1998), na isang artipisyal na hydroxyapatite na nakuha sa pamamagitan ng paggamot sa tricalcium phosphate na may mataas na temperatura.

Ginamit ng mga domestic dental surgeon ang dura mater bilang isang angkop na carrier para sa paglipat ng mga allogeneic fibroblast at nabanggit na ang paggamit ng transplant na ito na may mga allofibroblast sa paggamot ng katamtaman at malubhang talamak na pangkalahatang periodontitis ay may ilang mga pakinabang sa iba pang mga paraan ng paggamot (Dmitrieva L.A., 2001).

Noong nakaraan, sa isang serye ng mga gawa sa pagtatayo ng "artipisyal na balat", natagpuan na ang tagumpay ng pagpapanumbalik ng tisyu na ito pagkatapos ng pinsala nito ay nakasalalay sa estado ng cellular microenvironment sa nasirang lugar. Sa kabilang banda, ang microenvironment mismo ay nilikha ng isang pinakamainam na kumbinasyon ng mga pangunahing bahagi ng extracellular matrix, tulad ng mga collagens, glycoproteins at proteoglycans (Yannas I. et.al., 1980, 1984; Pruitt B., Levine N. , 1984; Madden M. et.al., 1994).

Ang collagen ay isang tipikal na fibrillar protein. Ang indibidwal na molekula nito, ang tropocollagen, ay binubuo ng tatlong helical polypeptide chain, na tinatawag na a-chains, na pinagsasama-sama sa isang karaniwang helix at pinatatag ng hydrogen bond. Ang bawat a-chain ay naglalaman sa average na humigit-kumulang 1000 residue ng amino acid. Mayroong dalawang pangunahing kumbinasyon ng mga chain sa bone tissue - dalawang λ1 at isang λ2 o type 1 collagen at tatlong λ-1 o type III collagen. Bilang karagdagan sa mga uri sa itaas, ang iba pang mga isoform ng collagen ay natagpuan sa maliit na halaga sa buto (Serov V.P., Shekhter A.B., 1981).

Ang mga proteoglycan ay mga kumplikadong compound ng polysaccharides na may protina. Ang polysaccharides na bumubuo sa proteoglycans ay mga linear polymers na binuo mula sa iba't ibang disaccharide subunits na nabuo ng uronic acids (glucuronic, galacturonic at iduronic), N-acetylhexosamines (IM-acetylglucosamine, N-acetyl-galactosamine) at neutral saccharides (galactose, mannose) . Ang mga polysaccharide chain na ito ay tinatawag na glycosaminoglycans. Hindi bababa sa isa sa mga asukal sa disaccharide ay may negatibong sisingilin na carboxyl o sulfate group (Stacey M., Barker C, 1965). Ang mature bone tissue ay naglalaman ng higit sa lahat na sulfated glycosaminoglycans (sGAGs), tulad ng chondroitin-4 at chondroitin-6 sulfate, dermatan sulfate at keratan sulfate. Ang biosynthesis ng proteoglycans sa tissue ng buto ay pangunahing isinasagawa ng mga aktibong osteoblast at, sa isang maliit na lawak, ng mga mature na osteocytes (Juliano R., Haskell S., 1993; Wendel M., Sommarin Y., 1998).

Ang functional na kahalagahan ng sulfated glycosaminoglycans sa connective tissue (CT) ay mahusay at nauugnay lalo na sa pagbuo ng collagen at elastin fibers. Ang mga sulfated glycosaminoglycans ay kasangkot sa halos lahat ng mga proseso ng metabolismo ng connective tissue at maaaring magkaroon ng modulating effect sa pagkita ng kaibahan ng mga cellular elements nito (Panasyuk A.F. et al., 2000). Maraming mga parameter ng ST regeneration ay nakasalalay sa kanilang mga katangian ng husay at dami sa mga tisyu, pati na rin ang mga detalye ng pakikipag-ugnayan sa iba pang mga bahagi ng extracellular matrix.

Ang pagbabagong-buhay at pagpapanumbalik ng tissue ng buto ay isang kumplikado ng mga sunud-sunod na proseso, kabilang ang parehong pag-activate ng mga osteogenic cells (recruitment, proliferation at differentiation), at ang direktang pagbuo ng isang dalubhasang matrix - ang mineralization nito at kasunod na pag-remodel ng bone tissue. Bukod dito, ang mga cell na ito ay palaging nasa ilalim ng kontrol at impluwensya ng isang bilang ng mga biological at mekanikal na mga kadahilanan.

Ayon sa mga modernong konsepto, ang tissue engineering (TI) ng bone tissue ay batay sa tatlong pangunahing prinsipyo na nagsisiguro sa matagumpay na pagpapalit ng tissue na ito.

Una, ang pinakamahalagang prinsipyo sa paglikha ng mga biomaterial at istruktura para sa pagtatanim ay ang pagpaparami ng mga pangunahing katangian ng natural na matris ng buto, dahil ito ang natatanging istraktura ng tissue ng buto na may pinaka-binibigkas na epekto sa mga proseso ng pagbabagong-buhay. Alam na ang mga katangiang ito ng matrix ay nakasalalay sa tatlong-dimensional na istraktura at komposisyon ng kemikal nito, pati na rin sa mga mekanikal na katangian nito at kakayahang maimpluwensyahan ang mga cellular form ng connective tissue (CT).

Kasama sa matrix architectonics ang mga parameter gaya ng ratio ng surface sa volume, ang pagkakaroon ng pore system, at, higit sa lahat, ang functional at mechanical properties nito. Dahil sa mga tagapagpahiwatig na ito, ang matrix, tila, ay maaaring mag-regulate ng vascular ingrowth, magbigay ng chemotactic stimuli para sa mga endogenous cells, modulate cell attachment, pasiglahin ang paghahati, pagkita ng kaibhan, at kasunod na mineralization. Ito ay pinaniniwalaan na ang tatlong-dimensional na istraktura ng matrix construction ay maaaring makaapekto hindi lamang sa mga proseso ng induction, kundi pati na rin ang rate ng pagbabagong-buhay mismo.

Samakatuwid, ang isang tissue-engineered biomaterial o construct ay dapat na may mga katangian na, sa ilalim ng mga kondisyon ng vivo, ay may kakayahang magbigay ng parehong conductive at inductive na katangian ng natural na matrix. Kasama sa una ang mga tagapagpahiwatig tulad ng kakayahang punan at mapanatili ang volume, mekanikal na pagsasama, na nagbibigay ng pagkamatagusin sa mga selula at mga daluyan ng dugo. Ang pangalawa - magbigay ng direkta o hindi direktang epekto sa mga cellular form, na nagpapasigla sa kanila upang bumuo ng kartilago at / o mga tisyu ng buto.

Ang susunod na mahalagang prinsipyo para sa tagumpay ng naka-target na bone tissue engineering ay ang paggamit ng exogenous at/o activation ng endogenous cells na direktang kasangkot sa mga proseso ng paglikha ng tissue na ito. Sa kasong ito, ang pinagmumulan ng naturang mga selula ay maaaring kapwa sa sarili at isang donor na organismo. Halimbawa, ang paggamit ng ilang partikular na uri ng cell mula sa bone marrow pluripotent stromal cells hanggang sa naka-commit na osteoblast-like na mga cell ay matagumpay na nagamit kapwa sa mga eksperimento sa hayop at sa klinika.

Bilang isang patakaran, sa panahon ng reverse transplantation sa katawan, ang mga stromal progenitor cells ay nakakapag-iba-iba sa mga mature form, nag-synthesize ng isang matrix, at nag-trigger ng isang kaskad ng endogenous bone tissue repair reactions. Kasabay nito, ang isang alternatibong pananaw sa paggamit ng mga composite biomaterial ay nagmumungkahi ng kanilang direktang epekto sa endogenous bone at iba pang mga connective tissue cells, ang kanilang recruitment (attraction) sa implantation zone, pagpapasigla ng kanilang paglaganap at pagtaas sa kanilang biosynthetic na aktibidad, na pinipilit ang mga ito. mga cell upang aktibong bumuo ng bone tissue. Bilang karagdagan, ang mga naturang materyales ay maaaring maging mahusay na mga carrier ng cell kung saan ang mga stem cell ay maaaring lumaki bago ang paglipat. Ang pinakahuli sa mga pangunahing prinsipyo para sa tagumpay ng bone tissue engineering ay ang paggamit ng mga bioactive molecule, kabilang ang growth factor, cytokines, hormones at iba pang biologically active substances.

Para sa induction ng bone formation, ang pinakakilalang salik ay bone morphogenetic proteins, transforming growth factor - TGF-β, insulin-like growth factor IGF at vascular endothelial growth factor VEGF. Samakatuwid, ang isang biocomposite na materyal ay maaaring puspos at/o naglalaman ng mga ito bioactive molecules sa istraktura nito, na nagpapahintulot na magamit ito sa panahon ng implantation bilang isang depot para sa mga naturang substance. Ang unti-unting paglabas ng mga salik na ito ay maaaring aktibong makaimpluwensya sa mga proseso ng pagbabagong-buhay ng buto. Bilang karagdagan sa mga sangkap na ito, ang komposisyon ng mga pinagsama-samang materyales ay maaaring magsama ng mga micro- at macroelement, pati na rin ang iba pang mga molekula (asukal, peptides, lipid, atbp.) Na may kakayahang pasiglahin at mapanatili ang mas mataas na aktibidad ng physiological ng mga selula sa isang nagpapagaling na tissue ng buto.

Sa kasalukuyan, mayroong isang malawak na iba't ibang mga bioplastic na materyales na may mga katangian ng osteoconductive at/o osteoinductive. Kaya, ang mga materyales na naglalaman ng halos purong hydroxyapatite (HA), tulad ng Osteogaf, Bio-Oss, Osteomin, Ostim, ay nagpapakita ng pangunahing mga katangian ng conductive, bagama't sila ay may kakayahang magsagawa ng mahinang osteoinductive effect. Ang isa pang pangkat ng mga materyales ay ganap o bahagyang demineralized bone tissue, gayundin ang mga kumbinasyon ng mga materyales na ito na may biologically active substances, tulad ng bone morphogenetic proteins at/o growth factors [Panasyuk A.F. et al., 2004].

Ang pinakamahalagang kinakailangan para sa mga bioplastic na materyales ay nananatiling mga parameter bilang kanilang mga antigenic at inductive na katangian. Bilang karagdagan, ang iba't ibang mga operasyon ay madalas na nangangailangan ng mga materyales na, kasama ang mga tagapagpahiwatig sa itaas, ay may magandang katangian ng plastik o lakas upang lumikha at mapanatili ang mga kinakailangang hugis at pagsasaayos kapag pinupunan ang mga cavity at mga depekto sa tissue.

Isinasaalang-alang ang lahat ng nasa itaas, ang Konectbiopharm LLC ay bumuo ng isang teknolohiya para sa pagkuha ng bone collagen at bone sulfated glycosaminoglycans (sGAGs) at, sa kanilang batayan, ang biocomposite osteoplastic na materyales ng Biomatrix at Osteomatrix series ay ginawa. Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng mga pangkat na ito ng mga biomaterial ay ang Biomatrix ay naglalaman ng collagen ng buto at sulfated bone glycosaminoglycans, at ang Osteomatrix, na mayroong parehong dalawang pangunahing bahagi ng bone tissue, ay naglalaman din ng hydroxyapatite sa natural nitong anyo [Panasyuk A. F. et al., 2004]. Ang pinagmulan ng mga biomaterial na ito ay ang spongy at cortical bones ng iba't ibang hayop, gayundin ng mga tao. Ang collagen ng buto na nakuha ng teknolohiyang ito ay hindi naglalaman ng iba pang mga protina at, sa ilalim ng mga kondisyon ng vitro, ay halos hindi matutunaw sa sapat na puro solusyon ng alkalis at mga organikong acid.

Ang ari-arian na ito ay nagpapahintulot sa mga biomaterial na hindi lamang hindi gumagalaw na may kaugnayan sa immune system ng katawan, ngunit din na lumalaban sa biodegradation sa loob ng mahabang panahon pagkatapos ng kanilang pagtatanim. Sa kasalukuyan, upang mapabilis ang paglaki ng buto at malambot na mga tisyu, ang paraan ng pagpapasigla ng mga selula na may platelet-rich plasma (PRP) ay aktibong ginagamit. Ang bagong biotechnology na ito ng naka-target na tissue engineering at cell therapy ay, ayon sa ilang mga may-akda, isang tunay na tagumpay sa kirurhiko kasanayan. Gayunpaman, ang pagkuha ng naturang plasma ay nangangailangan ng ilang teknikal na kagamitan, at sa ilang mga kaso ay espesyal na sinanay na mga empleyado. Ang paggamit ng materyal na Biomatrix para sa mga layuning ito ay ganap na malulutas ang tunay na problema sa kaunting gastos, dahil hindi na kailangang ihiwalay ang mga platelet mula sa dugo ng pasyente. Sa isang serye ng mga eksperimento, nalaman namin na ang materyal na "Biomatrix" ay may kakayahang partikular at sa malalaking dami na magbigkis ng mga peripheral na platelet ng dugo (talahanayan 1).

Talahanayan 1 Pagbubuklod ng mga platelet ng dugo sa collagen ng buto.

* - 6 ml ng dugo ang pinalublob sa 1 g ng bone collagen (1 g ng dry bone collagen ay sumasakop sa dami ng 2 hanggang 7 cm³, depende sa porosity nito). Ang data sa talahanayan ay ipinakita bilang ang nilalaman ng mga platelet sa 1 ml ng dugo pagkatapos na maipasa ito sa 1 cm³ ng collagen ng buto.

Kaya, ang 1 cm³ ng Biomatrix biomaterial ay maaaring magbigkis ng halos lahat ng mga platelet (higit sa 90%) mula sa 1 ml ng dugo, iyon ay, mula 226 hanggang 304 milyong mga platelet. Kasabay nito, mabilis na nangyayari ang pagbubuklod ng mga platelet sa collagen ng buto at nakumpleto sa loob ng ilang minuto (graph 1).

Graph 1. Ang rate ng pagbubuklod ng mga platelet ng dugo sa collagen ng buto.

Napag-alaman din na kung ang biomaterial na "Biomatrix" ay ginamit nang hindi tinatakpan ng mga anticoagulants, kung gayon ang pagbuo ng isang namuong dugo ay naganap halos kaagad. Napatunayan na ngayon na ang gumaganang konsentrasyon para sa plasma na mayaman sa platelet ay nagsisimula mula sa 1 milyong mga platelet bawat µl. Samakatuwid, upang makakuha ng plasma na mayaman sa platelet, ang mga platelet ng dugo ay dapat na puro sa average ng 5 beses, ngunit sa parehong oras, tulad ng Ang paghihiwalay ay nangangailangan ng malaking gastos sa pananalapi, at ilang propesyonal na karanasan. Bilang karagdagan, para sa pag-activate ng mga platelet at ang kanilang pagpapalabas ng 7 growth factor: 3 uri ng PDGF-aa, -bb, -ab, dalawang transforming growth factor - TGF-β1 at β2, vascular endothelial growth factor VEGF at epithelial growth factor EGF - Ang mayaman na Plasma ay dapat na coagulated ng mga platelet bago gamitin. Kung ikukumpara sa mga kilalang pamamaraan, ang biomaterial na "Biomatrix" ay maaaring makabuluhang taasan ang konsentrasyon ng mga platelet. Kasabay nito, ang collagen ay tiyak na protina na kayang i-activate ang Hageman factor (XII blood coagulation factor) at ang complement system.

Ito ay kilala na ang aktibong Hageman factor ay nagpapalitaw ng isang kaskad ng mga reaksyon ng sistema ng coagulation ng dugo at humahantong sa pagbuo ng isang fibrin clot. Ang kadahilanan na ito o ang mga fragment nito ay maaari ring magpasimula ng kallikrein-kinin system ng dugo. Kaya, ang collagen ng buto sa komposisyon ng mga materyales na "Biomatrix" at "Osteomatrix" ay magagawang i-activate ang mga pangunahing sistema ng proteolysis ng plasma ng dugo, na responsable para sa pagpapanatili ng balanse ng hemodynamic at pagtiyak ng mga regenerative na reaksyon ng katawan. Hindi tulad ng platelet-rich plasma, na kung saan mismo ay walang osteoinductive effect, iyon ay, hindi nito mapapasimulan ang pagbuo ng buto nang walang pagkakaroon ng mga cell ng buto, ang mga materyales ng Biomatrix at Osteomatrix ay may ganoong potency.

Kaya, sa intramuscular implantation ng Biomatrix at, lalo na, ang mga biomaterial ng Osteomatrix, nabuo ang ectopic bone tissue, na direktang nagpapatunay sa aktibidad ng osteoinductive ng mga materyales na ito [Ivanov S.Yu. et al., 2000]. Ang pinagsamang paggamit ng platelet-rich plasma na may recombinant bone morphogenetic protein, na maaaring pasiglahin ang connective tissue cells upang bumuo ng bone tissue, ay malulutas ang problemang ito, ngunit ito ay humahantong sa isang makabuluhang pagtaas sa gastos ng pamamaraan. Dapat ding tandaan na ang mga materyales ng serye ng Osteomatrix ay naglalaman ng natural na hydroxyapatite ng buto, na may kakayahang mag-ipon ng mga bone morphogenetic na protina na na-synthesize ng mga osteoblast sa ibabaw nito, at sa gayon ay pinasisigla din ang osteogenesis ("induced osteoinduction").

Sa kasong ito, ang pagtutol tungkol sa posibilidad ng pagbuo ng mga tumor dahil sa paggamit ng mga recombinant na protina ay ganap na tinanggal, dahil sa kaso ng isang katulad na paggamit ng mga materyales ng Biomatrix at Osteomatrix, tanging ang mga natural na protina ng natural na pinagmulan ang naroroon sa implantation zone. . Ang mga materyales ng seryeng "Biomatrix" at "Osteomatrix" ay mayroon ding isa pang kakaibang kalidad - nagagawa nilang iugnay ang mga sulfated glycosaminoglycans [Panasyuk A.F., Savashchuk D.A., 2007]. Ang pagbubuklod na ito sa ilalim ng mga kundisyong katulad ng pagbubuklod ng platelet ay nangyayari sa maikling panahon at ang bilang ng mga nakatali na sulfated glycosaminoglycans ay makabuluhang lumampas sa mga parameter ng physiological (talahanayan 2).

Talahanayan 2 Pagbubuklod ng sulfated glycosaminoglycans sa bone collagen.

Sa kasalukuyan, kilalang-kilala na ang parehong collagen at hydroxyapatite na ginamit nang hiwalay ay may pangunahing mga katangian ng osteoconductive, iyon ay, nagagawa nilang gampanan ang papel na isang "facilitating" na materyal lamang para sa paglikha ng bagong buto. Gayunpaman, ang mga molekulang ito ay maaari ding magkaroon ng mahinang osteoinductive na epekto sa mga osteoblastic na selula dahil sa ilan sa kanilang mga biological na katangian.

Ang osteoinductive effect na ito ay pinahusay ng pinagsamang paggamit ng dalawang uri ng mga molekula na ito. Sa kabilang banda, kung ang mga sulfated glycosaminoglycans ay naroroon din sa mga biomaterial kasama ang collagen at hydroxyapatite, kung gayon ang naturang complex ay magiging mas malapit sa istraktura sa natural na bone matrix at, samakatuwid, ay may mga functional na katangian sa isang mas malaking lawak. Kaya, alam na ang sulfated glycosaminoglycans ay nakakaapekto sa maraming mga tagapagpahiwatig ng metabolismo ng nag-uugnay na tissue.

Nagagawa nilang bawasan ang aktibidad ng mga proteolytic enzymes, sugpuin ang synergistic na epekto ng mga enzyme at oxygen radical na ito sa intercellular matrix, harangan ang synthesis ng mga nagpapaalab na mediator sa pamamagitan ng pag-mask ng mga antigenic determinants at alisin ang chemotaxis, maiwasan ang cell apoptosis na dulot ng mga nakakapinsalang kadahilanan, at gayundin bawasan ang synthesis ng lipid at sa gayon ay maiwasan ang mga proseso ng pagkasira. Bilang karagdagan, ang mga compound na ito ay direktang kasangkot sa pagbuo ng mga collagen fibers mismo at ang extracellular matrix sa kabuuan.

Sa mga unang yugto ng pinsala sa nag-uugnay na tisyu, kumikilos sila bilang mga nagsisimula sa paglikha ng isang pansamantalang matrix at pinapayagan kang ihinto ang pagkasira ng nag-uugnay na tisyu at ang pagbuo ng isang magaspang na peklat, at pagkatapos ay matiyak ang mas mabilis na pagpapalit nito sa normal ang connective tissue para sa organ na ito [Panasyuk A.F. et al., 2000]. Sa kasamaang palad, ang papel ng sulfated glycosaminoglycans sa regulasyon ng osteogenesis ay hindi sapat na pinag-aralan, gayunpaman, ipinakita na ang pangunahing kalaban para sa papel ng isang inducer ng ectopic osteogenesis sa sistema ng modelo ay ang proteoglycan na itinago ng mga selula ng pantog. epithelium [Fridenshtein A.Ya., Lalykina K.S., 1972] .

Ang iba pang mga may-akda ay nagbabahagi ng katulad na opinyon, na naniniwala na ang mga proteoglycan ay isa sa mga salik ng stromal microenvironment na kumokontrol sa hematopoiesis at iba pang histogenesis ng mesenchymal derivatives. Bilang karagdagan, ipinakita na ang in vitro at in vivo chondroitin sulfates ay may malinaw na epekto sa mineralization ng buto. Kaya, nalaman namin na kapag ang materyal na "Osteomatrix" ay nakalantad sa kultura ng mga chondrocytes ng tao, ang kanilang mga katangian ng chondrogenic ay sapilitan. Sa ilalim ng impluwensya ng materyal, ang mga chondrocytes ng tao ay nabuo ang mga histotypical na istruktura sa kultura, kung saan ang phosphate deposition at bone matrix mineralization ay nangyayari sa panahon ng ossification nito.

Dagdag pa, natagpuan na pagkatapos ng pagtatanim ng mga biomaterial na "Biomatrix", "Allomatrix-implant" at "Osteomatrix" sa mga kuneho, nabuo ang ectopic bone, na sinusundan ng pag-aayos nito sa bone marrow. Bilang karagdagan, ang mga materyales na ito ay matagumpay na ginamit bilang mga carrier para sa paglipat ng mga stem stromal progenitor cells [Ivanov S.Yu. et al., 2000]. Sa ngayon, ang mga materyales na ito ay nakakuha ng pagkilala sa parehong dental at orthopaedic practice [Ivanov S.Yu. et al., 2000, Lekishvili M.V. et al., 2002, Grudyanov A.I. et al., 2003, Asnina S.A. et al., 2004, Vasiliev M. G. et al., 2006]. Na may mataas na kahusayan, ginamit ang mga ito sa mga kaso ng hindi perpektong osteogenesis, pagpapanumbalik ng kamay, sa kirurhiko paggamot ng mga periodontal na sakit at pag-aalis ng mga depekto sa mga buto ng panga. Ang mga biomaterial na ito, salamat sa binuo na teknolohiya para sa kanilang paggawa, ay hanggang ngayon ang tanging mga materyales sa mundo na halos ganap na napanatili ang collagen at mineral na mga istruktura ng natural na buto, ngunit sa parehong oras, ang mga materyales na ito ay ganap na walang antigenicity.

Ang mahusay na bentahe ng mga biomaterial na ito ay naglalaman ang mga ito ng sulfated bone glycosaminoglycans, affinity na nauugnay sa collagen at hydroxyapatite, na makabuluhang nakikilala ang mga ito mula sa mga analogue na magagamit sa mundo at makabuluhang pinahuhusay ang kanilang osteogenic potency. Kaya, ang nasa itaas na pang-eksperimentong at klinikal na data ay talagang nagpapatunay na, batay sa mga modernong prinsipyo ng tissue engineering, ang mga domestic biocomposite na materyales batay sa bone collagen, sulfated glycosaminoglycans at hydroxyapatite ay binuo at ipinakilala sa klinikal na kasanayan. Ang mga moderno, epektibo at ligtas na bagong henerasyong biomaterial na ito ay nagbubukas ng malawak na mga prospect para sa paglutas ng maraming problema ng bone tissue restoration sa traumatology at orthopedics, gayundin sa maraming iba pang larangan ng surgical practice.

Ang electronogram (Fig. 1) ay nagpapakita na ang bone collagen preparations ay isang network ng mga nakaayos na bundle at fibers. Kasabay nito, ang mga hibla mismo ay makapal na nakaimpake sa mga bundle ng pangalawang pagkakasunud-sunod, nang walang mga pahinga at mga depekto. Sa pamamagitan ng hitsura nito, ang materyal ay may klasikong porous-cellular na istraktura, na ganap na tumutugma sa architectonics ng katutubong spongy bone at libre mula sa mga sisidlan, protina, mekanikal at iba pang mga pagsasama. Ang laki ng butas ay mula 220 hanggang 700 µm.

Ang biocompatibility ng collagen ng buto ay nasuri namin ayon sa mga karaniwang pagsusuri sa ilalim ng mga kondisyon ng kanilang pagtatanim sa ilalim ng balat ng mga daga ng Wistar. Sa tulong ng histo-morphological analysis at scanning electron microscopy, napag-alaman na ang bone collagen pagkatapos ng isa at kalahating buwang pananatili sa katawan ng tatanggap ay halos hindi nasisira at napapanatili ang istraktura nito.

Fig 1. Fig 2.

Tulad ng makikita sa Fig. 2, ang mga pores, trabeculae at mga cell ng implanted bone collagen ay bahagyang napuno ng maluwag na fibrous CT, ang mga hibla na kung saan ay mahinang ibinebenta sa implant. Malinaw na nakikita na ang isang hindi gaanong fibrous layer ay nabuo sa paligid nito, at ang pagkakaroon ng isang maliit na bilang ng mga elemento ng cellular, ang pangunahing kung saan ay mga fibroblast, ay nabanggit sa implant mismo. Sa katangian, ang implant ay hindi ibinebenta sa nakapalibot na dermal tissue halos sa buong haba nito. Ang mga resultang ito ay malinaw na nagpapahiwatig ng mataas na pagtutol ng materyal na ito sa biodegradation at ang kumpletong bioinertness ng nakapalibot na connective tissue na may paggalang dito.

Nagsagawa kami ng mga pag-aaral sa epekto ng mga biomaterial na "Biomatrix", "Allomatrix-implant" at "Osteomatrix" sa osteoreparation sa modelo ng segmental osteotomy ayon sa karaniwang tinatanggap na mga pamamaraan (Katthagen B.D., Mittelmeeir H., 1984; Schwarz N. et.al ., 1991). Sa eksperimento, ginamit ang mga kuneho ng lahi ng Chinchilla na tumitimbang ng 1.5-2.0 kg, na sumailalim sa segmental osteotomy ng radius sa ilalim ng intravenous anesthesia.

Dalawang buwan pagkatapos ng operasyon, ang pagbuo ng bagong tissue ng buto ay nabanggit sa implantation zone. Sa fig. 3 ang resulta ng histomorphological na pagsusuri ng materyal na "Allomatrix-implant" pagkatapos ng 2 buwan. pagkatapos ng operasyon. Sa proximal zone ng depekto, makikita ang mahusay na nabuong batang tissue ng buto. Ang mga osteoblast ay katabi ng mga bone beam sa malaking bilang.

Sa interstitial substance, ang mga ostecyte ay matatagpuan sa lacunae. Ang mga densely packed collagen fibers ay nabuo sa bagong bone substance. Ang interstitial substance na may aktibong mga cell ay mahusay na binuo. Ang lugar ng implant (sa itaas at kaliwa) ay aktibong muling itinatayo.

Sa pangkalahatan, mayroong pinabilis na pagkahinog ng buto sa paligid ng lugar ng implant.

Bilang karagdagan, lumabas na ang porous-cellular na istraktura ng collagen ng buto ay nagbibigay hindi lamang ng pagpapanatili ng dami sa depekto dahil sa nababanat na mga katangian nito, kundi pati na rin ang pinakamainam na pagkakataon para sa paglago ng mga nag-uugnay na mga selula ng tissue dito, ang pagbuo ng dugo. mga sisidlan at ang pagbuo ng buto kapag pinapalitan ang depektong ito.

Kahulugan Isa sa mga lugar ng biotechnology na tumatalakay sa paglikha ng mga biyolohikal na kapalit para sa mga tisyu at organo. Paglalarawan Ang paglikha ng mga biological tissue substitutes (graft) ay kinabibilangan ng ilang yugto: 1) pagpili at paglilinang ng sarili o cellular na materyal ng donor; 2) pagbuo ng isang espesyal na carrier para sa mga cell (matrix) batay sa mga biocompatible na materyales; 3) paglalapat ng cell culture sa matrix at pagpapalaganap ng cell sa isang bioreactor na may mga espesyal na kondisyon sa paglilinang; 4) direktang pagpapakilala ng graft sa lugar ng apektadong organ o paunang paglalagay sa isang lugar na mahusay na tinustusan ng dugo para sa pagkahinog at pagbuo ng microcirculation sa loob ng graft (prefabrication). Ang cellular material ay maaaring mga regenerated tissue cells o stem cell. Upang lumikha ng mga matrice ng grafts, biologically inert synthetic na materyales, mga materyales batay sa mga natural na polimer (chitosan, alginate, collagen), pati na rin ang mga biocomposite na materyales ay ginagamit. Halimbawa, ang mga katumbas ng bone tissue ay nakukuha sa pamamagitan ng direktang pagkakaiba ng stem cell mula sa bone marrow, cord blood, o adipose tissue. Pagkatapos ang mga resultang osteoblast ay inilalapat sa iba't ibang mga materyales na sumusuporta sa kanilang dibisyon - donor bone, collagen matrice, porous hydroxyapatite, atbp. Ang mga buhay na katumbas ng balat na naglalaman ng donor o sariling mga selula ng balat ay kasalukuyang malawakang ginagamit sa USA, Russia, at Italy. Ang mga disenyong ito ay nagpapabuti sa pagpapagaling ng malawak na paso sa ibabaw. Ang pagbuo ng mga grafts ay isinasagawa din sa cardiology (artipisyal na mga balbula ng puso, muling pagtatayo ng mga malalaking sisidlan at mga capillary network); upang maibalik ang mga organ ng paghinga (larynx, trachea at bronchi), maliit na bituka, atay, mga organo ng sistema ng ihi, mga glandula ng endocrine at mga neuron. Ang paggamit ng mga stem cell ay malawakang ginagamit sa larangan ng tissue engineering, ngunit may parehong etikal (embryonic stem cell) at genetic na mga limitasyon (malignant division ng stem cell ay nangyayari sa ilang mga kaso). Ipinakita ng mga kamakailang pag-aaral na sa tulong ng mga manipulasyon ng genetic engineering posible na makuha ang tinatawag na pluripotent stem cells (iPSc) mula sa mga fibroblast ng balat, na katulad sa kanilang mga katangian at potensyal sa mga embryonic stem cell. Ang mga metal na nanopartikel sa tissue engineering ay ginagamit upang kontrolin ang paglaki ng cell sa pamamagitan ng paglalantad sa kanila sa mga magnetic field ng iba't ibang direksyon. Halimbawa, sa ganitong paraan posible na lumikha ng hindi lamang mga analogue ng mga istruktura ng atay, kundi pati na rin ang mga kumplikadong istruktura bilang mga elemento ng retina. Gayundin, ang mga nanocomposite na materyales ay nagbibigay ng nanoscale surface roughness ng matrices para sa mahusay na pagbuo ng bone implants gamit ang electron beam lithography (EBL) na pamamaraan. Ang paglikha ng mga artipisyal na tisyu at organo ay gagawing posible na tanggihan ang paglipat ng karamihan sa mga organo ng donor, mapabuti ang kalidad ng buhay at kaligtasan ng mga pasyente. Ang mga may-akda

• Boris Naroditsky, Doktor ng Biological Sciences
• Nesterenko Lyudmila Nikolaevna, Ph.D.

1. Nanotechnologies sa tissue engineering / Nanometer. - URL: http://www.nanometer.ru/2007/10/16/tkanevaa_inzheneria_4860.html (na-access noong 10/12/2009)
2. Stem cell / Wikipedia - ang libreng encyclopedia. URL: ttp://ru.wikipedia.org/wiki/Stem Cells (Na-access noong 10/12/2009)

Encyclopedic Dictionary ng Nanotechnology. - Rusnano. 2010 .

Tingnan kung ano ang "inhinyero ng tissue" sa ibang mga diksyunaryo:

tissue engineering- Mga paraan ng pagkontrol sa mga selula ng katawan upang makabuo ng mga bagong tissue o magpahayag ng biologically active substances Mga paksa ng biotechnology EN tissue engineering … Handbook ng Teknikal na Tagasalin

Term bioengineering English term bioengineering Synonyms biomedical engineering Abbreviations Kaugnay na termino biodegradable polymers, biomedical microelectromechanical system, biomimetics, biomimetic nanomaterial,… …

Term biomimetic nanomaterials English term biomimetic nanomaterials Synonyms biomimetics, biomimetics Abbreviations Kaugnay na termino proteins, biodegradable polymers, bioengineering, biomimetics, biocompatibility, biocompatible… … Encyclopedic Dictionary ng Nanotechnology

Vadim Sergeevich Repin Petsa ng kapanganakan: Hulyo 31, 1936 (1936 07 31) (76 taong gulang) Lugar ng kapanganakan: USSR Bansa ... Wikipedia

- (Latin placenta, "cake") isang embryonic organ sa lahat ng babaeng placental mammal, ilang marsupial, hammerhead fish at iba pang viviparous cartilaginous na isda, pati na rin ang viviparous onychophora at isang bilang ng iba pang mga grupo ng mga hayop, na nagpapahintulot sa ... ... Wikipedia

Naglalaman ng ilan sa mga pinakanamumukod-tanging kasalukuyang mga kaganapan, mga nagawa at mga inobasyon sa iba't ibang larangan ng modernong teknolohiya. Ang mga bagong teknolohiya ay yaong mga teknikal na inobasyon na kumakatawan sa mga progresibong pagbabago sa loob ng isang lugar ... ... Wikipedia

Mga Artikulo amphiphilic biodegradable polymers biological membrane biological motors biological nano objects Encyclopedic Dictionary ng Nanotechnology

Mga artikulong "two-faced" particlesactuamotorsbiological nanomaterialsbiosensbatay sa nanomaterialshydrogen bonding … Encyclopedic Dictionary ng Nanotechnology

Mga artikulong "malambot" chemistrybiological membranebiomimeticbiomimetic nacoatingsbilayergenetic engineeringhybrid materialsDNADNA microchipgene delivery capp … Encyclopedic Dictionary ng Nanotechnology

Ito ay isang listahan ng serbisyo ng mga artikulo na nilikha upang i-coordinate ang gawain sa pagbuo ng paksa. Ang babalang ito ay hindi tumatagal ... Wikipedia

Mga libro

• Tissue Engineering, Breathe Deep palabas ng creative team. Ang panimulang bagong diskarte - cell at tissue engineering - ay ang pinakabagong tagumpay sa larangan ng molecular at cell biology. Ang diskarte na ito ay nagbukas ng malawak na mga prospect para sa paglikha ng ... audiobook