Nanoyapılı matrislerde doku mühendisliği. Doku mühendisliği – modern tıbba açılan bir pencere Doku mühendisliğinin modern olanakları

Doku mühendisliği bir zamanlar biyolojik materyallerin bir alt alanı olarak sınıflandırılıyordu ancak kapsamı ve önemi büyüdükçe kendi başına bir alt alan olarak değerlendirilebilir hale geldi. Kumaşların düzgün çalışması için belirli mekanik ve yapısal özellikler gerekir. "Doku mühendisliği" terimi aynı zamanda yapay olarak oluşturulmuş bir destek sistemindeki (örneğin, yapay bir pankreas veya yapay bir karaciğer) hücreler kullanılarak belirli biyokimyasal fonksiyonların modifikasyonunu da ifade eder. "Rejeneratif tıp" terimi genellikle doku mühendisliği ile eşanlamlı olarak kullanılır, ancak rejeneratif tıp doku üretmek için kök hücrelerin kullanımına daha fazla önem verir.

Tipik olarak, Langer ve Vacanti tarafından belirtildiği gibi doku mühendisliği, "doku veya tüm bir organın işlevini eski haline getiren, sürdüren veya iyileştiren biyolojik ikameler geliştirmek için mühendislik ve biyoloji ilkelerini uygulayan disiplinler arası bir alan" olarak görülmektedir. Doku mühendisliği aynı zamanda "doku büyümesinin prensiplerinin anlaşılması ve bunların klinik kullanım için fonksiyonel doku ikamelerinin üretimine uygulanması" olarak da tanımlanmaktadır. Daha fazlası Detaylı Açıklama"Doku mühendisliğinin temel varsayımı, doğal biyolojik sistemler geliştirmede daha büyük başarı elde etmenizi sağlayacak tedavi yöntemleri Dokunun işlevini değiştirmeyi, onarmayı, sürdürmeyi ve/veya genişletmeyi hedefliyoruz."

Hücreler, kan gibi sıvı dokulardan çeşitli yollarla, genellikle santrifüjleme yoluyla elde edilebilir. Hücrelerin sert dokulardan elde edilmesi daha zordur. Tipik olarak doku kıyılır ve ardından hücreleri içeren hücre dışı matrisi çıkarmak için trypsin veya kollajenaz enzimleri ile sindirilir. Bundan sonra hücrelerin serbestçe yüzmesine izin verilir ve sanki sıvı dokudan çıkarılmış gibi çıkarılır. Tripsin ile reaksiyonun hızı sıcaklığa çok bağlıdır ve yüksek sıcaklıklar hücrelere büyük zarar verir. Kollajenaz düşük sıcaklık gerektirir ve bu nedenle daha az hücre kaybı olur, ancak reaksiyon daha uzun sürer ve kolajenazın kendisi pahalı bir reaktiftir. Hücreler genellikle üç boyutlu doku oluşumunu destekleyebilecek yapay yapılara implante edilir. Bu yapılara iskele denir.

Doku rekonstrüksiyonu hedefine ulaşmak için iskelenin bazı özel gereksinimleri karşılaması gerekir. Hem hücrelerde hem de yapı boyunca hücre tohumlanmasını ve difüzyonunu teşvik etmek için gerekli olan yüksek gözeneklilik ve tanımlanmış gözenek boyutu besinler. Ahşabın çevredeki dokular tarafından gereksiz yere emilmesi nedeniyle biyolojik olarak parçalanabilirlik genellikle önemli bir faktördür. ameliyatla alma. Ayrışmanın meydana gelme hızı, doku oluşum hızına mümkün olduğu kadar yakın olmalıdır: Bu, üretilen hücrelerin kendi etrafında kendi doğal matris yapısını oluştururken, vücutta yapısal bütünlüğü zaten sağlayabildikleri ve sonuçta vücutta yapısal bütünlüğü sağlayabildikleri anlamına gelir. Sonuç olarak iskele kırılacak ve geriye mekanik yükü üstlenecek yeni oluşan bir doku kalacaktır.

Çeşitli iskele malzemeleri (doğal ve sentetik, biyolojik olarak parçalanabilir ve kalıcı) araştırılmıştır. Bu malzemelerin çoğu, doku mühendisliğinin bir araştırma konusu olarak ortaya çıkmasından önce bile tıp alanında biliniyordu ve örneğin ameliyatta dikiş atma amacıyla zaten kullanılıyordu. İdeal özelliklere sahip (biyouyumluluk, immünojen olmama, şeffaflık vb.) iskele geliştirmek amacıyla yeni malzemeler tasarlanmıştır.

İskeleler ayrıca doğal malzemelerden de yapılabilir: özellikle çeşitli hücre dışı matris türevleri ve bunların hücre büyümesini destekleme yetenekleri incelenmiştir. Kollajen veya fibrin gibi protein materyalleri ve kitosan veya glikozaminoglikan (GAG) gibi polisakkaritler uyumluluk açısından uygundur ancak bazı sorular hala cevapsızdır. İskele fonksiyonel grupları, küçük moleküllerin (ilaçların) spesifik dokulara iletilmesinde faydalı olabilir.

Karbon nanotüpleri

Karbon nanotüpler, çapı bir ila birkaç on nanometre arasında ve uzunluğu birkaç santimetreye kadar olan, bir tüp içine sarılmış bir veya birkaç altıgen grafit düzlemden oluşan ve genellikle yarım küre şeklinde bir kafayla biten uzatılmış silindirik yapılardır. yarım fulleren molekülü.

Bilindiği gibi fulleren (C60) 1985 yılında Smalley, Kroto ve Curl grubu tarafından keşfedilmiş ve 1996 yılında bu araştırmacılara ödül verilmiştir. Nobel Ödülü kimyada. İlişkin karbon nanotüpler o zaman açılışlarının kesin tarihini söylemek imkansızdır. Iijima'nın 1991 yılında çok duvarlı nanotüplerin yapısını gözlemlediği iyi bilinmesine rağmen, karbon nanotüplerin keşfine dair daha eski kanıtlar da mevcuttur. Yani, örneğin 1974 - 1975'te. Endo ve arkadaşları, buhar yoğunlaşması yoluyla hazırlanan, çapı 100 nm'den küçük olan ince tüpleri açıklayan bir dizi makale yayınladılar, ancak yapıya ilişkin daha ayrıntılı bir çalışma yapılmadı.

1977 yılında, SSCB Bilimler Akademisi Sibirya Şubesi Kataliz Enstitüsü'nden bir grup bilim adamı, demir-krom dehidrojenasyon katalizörlerinin karbonizasyonunu mikroskop altında incelerken, "içi boş karbon dendritlerinin" oluşumunu kaydetti; bu, bir mekanizmadır. oluşumu önerilmiş ve surların yapısı anlatılmıştır. 1992'de Nature'da nanotüplerin 1953'te gözlemlendiğini belirten bir makale yayınlandı. Bir yıl önce, 1952'de Sovyet bilim adamları Radushkevich ve Lukyanovich tarafından yazılan bir makale, yaklaşık 100 nm çapındaki liflerin elektron mikroskobuyla gözlemlendiğini bildirdi. Oksit karbonun demir katalizör üzerinde termal bozunması. Bu çalışmalara da devam edilmedi.

Karbonun bu allotropik formunu tahmin etmek için birçok teorik çalışma vardır. Kimyager Jones (Dedalus) çalışmasında sarmal grafit tüpleri düşünüyordu. L.A. Chernozatonsky ve diğerlerinin, Iijima'nın çalışmasıyla aynı yıl yayınlanan çalışmalarında, karbon nanotüpler elde edildi ve tanımlandı ve M. Yu.Kornilov, 1986'da yalnızca tek duvarlı karbon nanotüplerin varlığını tahmin etmekle kalmadı, aynı zamanda önerdi onların büyük esnekliği.

Nanotüp yapısı

İdeal bir nanotüp, bir silindire sarılmış bir grafit düzlemidir, yani köşelerinde karbon atomları bulunan düzenli altıgenlerle kaplı bir yüzeydir. Böyle bir işlemin sonucu, grafit düzleminin nanotüp eksenine göre yönelim açısına bağlıdır. Oryantasyon açısı da nanotüpün kiralitesini belirler ve bu da özellikle elektriksel özelliklerini belirler.

Şekil 1. Bir (n, m) nanotüp üretmek için bir grafit düzleminin yuvarlanması

Kiraliteli bir nanotüp (n, m) elde etmek için, grafit düzleminin noktalı çizgilerin yönleri boyunca kesilmesi ve R vektörünün yönü boyunca yuvarlanması gerekir.

Düzlemin katlanmasının bir sonucu olarak koordinatların kökeninde bulunan altıgenle çakışması gereken bir altıgenin koordinatlarını gösteren sıralı bir çifte (n, m), nanotüpün kiralitesi denir ve belirtilir. Kiraliteyi belirtmenin bir başka yolu, nanotüpün katlanma yönü ile bitişik altıgenlerin ortak bir tarafı paylaştığı yön arasındaki a açısını belirtmektir. Ancak bu durumda tam tanım Nanotüpün geometrisi çapını belirtmelidir. Tek duvarlı bir nanotüpün (m, n) kiralite endeksleri, onun D çapını benzersiz bir şekilde belirler. Belirtilen ilişki aşağıdaki forma sahiptir:

burada d 0 = 0,142 nm, grafit düzlemindeki komşu karbon atomları arasındaki mesafedir.

Kiralite endeksleri (m, n) ile α açısı arasındaki ilişki şu ilişkiyle verilir:

Nanotüplerin çeşitli olası katlanma yönleri arasında, altıgenin (n, m) koordinatların kökeni ile hizalanmasının yapısının bozulmasını gerektirmediği durumlar ayırt edilir. Bu yönler özellikle α = 0 (koltuk konfigürasyonu) ve α = 30° (zikzak konfigürasyonu) açılarına karşılık gelir. Belirtilen konfigürasyonlar sırasıyla kiralitelere (n, 0) ve (2m, m) karşılık gelir.

Tek duvarlı nanotüpler

Deneysel olarak gözlemlenen tek duvarlı nanotüplerin yapısı birçok açıdan yukarıda sunulan idealize edilmiş resimden farklıdır. Her şeyden önce bu, gözlemlerden anlaşıldığı gibi şekli ideal bir yarımküreden uzak olan nanotüpün köşeleriyle ilgilidir. Tek duvarlı nanotüpler arasında özel bir yer, koltuk nanotüpleri veya kiraliteli nanotüpler olarak adlandırılanlar tarafından işgal edilmiştir (10, 10). Bu tip nanotüplerde, her altı üyeli halkada bulunan C-C bağlarından ikisi, tüpün uzunlamasına eksenine paralel olarak yönlendirilir. Benzer yapıya sahip nanotüpler tamamen metalik bir yapıya sahip olmalıdır.

Çok duvarlı nanotüpler

Çok duvarlı nanotüpler, tek duvarlı nanotüplerden çok daha geniş bir şekil ve konfigürasyon çeşitliliği açısından farklılık gösterir. Yapıların çeşitliliği hem uzunlamasına hem de enine yönlerde kendini gösterir. “Rus bebekleri” tipi yapı, birbirine eş eksenli olarak yerleştirilmiş silindirik tüplerden oluşan bir koleksiyondur. Bu yapının başka bir varyasyonu, birbirinin içine yerleştirilmiş eş eksenli prizmaların bir araya gelmesidir. Son olarak yukarıdaki yapıların sonuncusu bir parşömeni andırıyor. Tüm yapılar, bitişik kristal grafit düzlemleri arasındaki mesafenin doğasında olan, 0,34 nm değerine yakın olan bitişik grafit katmanları arasındaki mesafe ile karakterize edilir.

Çok duvarlı nanotüplerin belirli bir yapısının belirli bir deneysel durumda uygulanması, sentez koşullarına bağlıdır. Mevcut deneysel verilerin analizi, çok duvarlı nanotüplerin en tipik yapısının, uzunluk boyunca dönüşümlü olarak yerleştirilmiş "Rus iç içe geçmiş bebek" ve "kartonpiyer" tipi bölümleri olan bir yapı olduğunu göstermektedir. Bu durumda, daha küçük "tüpler" daha büyük tüplerin içine sırayla yerleştirilir.

Karbon nanotüplerin hazırlanması

Karbon nanotüplerin (CNT'ler) sentezine yönelik yöntemlerin geliştirilmesi, sentez sıcaklıklarının düşürülmesi yolunu izlemiştir. Fulleren üretme teknolojisinin yaratılmasından sonra, grafit elektrotların elektrik arkıyla buharlaşması sırasında fulleren oluşumuyla birlikte uzun silindirik yapıların oluştuğu keşfedildi. Mikroskobik uzmanı Sumio Iijima, transmisyon elektron mikroskobu (TEM) kullanarak bu yapıları nanotüpler olarak tanımlayan ilk kişi oldu. CNT'lerin üretimine yönelik yüksek sıcaklık yöntemleri arasında elektrik ark yöntemi bulunur. Bir elektrik arkında bir grafit çubuğu (anot) buharlaştırırsanız, yumuşak çekirdeği 15- çapında çok duvarlı CNT'ler içeren karşı elektrotta (katot) sert bir karbon birikmesi (birikimi) oluşur. 20 nm ve uzunluğu 1 μm'den fazladır. Yüksek sıcaklıkta fulleren kurumundan CNT oluşumu termal etkiler Kurum ilk kez Oxford ve İsviçreli gruplar tarafından gözlemlendi. Elektrik ark sentezi kurulumu metal yoğun ve enerji tüketir, ancak çeşitli karbon nanomalzeme türlerinin üretimi için evrenseldir. Bu durumda ark yanması sırasında prosesin dengesizliği önemli bir sorundur. Elektrik arkı yöntemi bir zamanlar lazer buharlaştırma (ablasyon) yöntemini bir lazer ışınıyla değiştirdi. Ablasyon kurulumu, 1200C sıcaklık üreten, dirençli ısıtmalı geleneksel bir fırındır. İçinde daha yüksek sıcaklıklar elde etmek için fırına bir karbon hedefi yerleştirip ona doğrultmak yeterlidir. lazer ışını, dönüşümlü olarak hedefin tüm yüzeyini tarar.

Böylece Smalley'in grubu, kısa darbeli lazerle pahalı kurulumlar kullanarak, 1995 yılında nanotüpleri elde etti ve bunların sentez teknolojisini "önemli ölçüde basitleştirdi". Ancak CNT'lerin verimi düşük kaldı. Grafit içerisine küçük nikel ve kobalt ilavelerinin eklenmesi, CNT'lerin veriminin% 70-90'a çıkarılmasını mümkün kıldı. Bu andan itibaren nanotüp oluşum mekanizmasının anlaşılmasında yeni bir aşama başladı. Metalin büyüme için bir katalizör olduğu aşikar hale geldi. Düşük sıcaklık yöntemiyle nanotüplerin üretimi üzerine ilk çalışmalar bu şekilde ortaya çıktı - demir grubu metal parçacıklarının katalizör olarak kullanıldığı hidrokarbonların katalitik pirolizi yöntemi (CVD). CVD yöntemiyle nanotüpler ve nanofiberler üretmek için kurulum seçeneklerinden biri, katalizörü ve hidrokarbonu yüksek sıcaklık bölgesine taşıyan inert bir taşıyıcı gazın beslendiği bir reaktördür. Basitleştirilmiş bir şekilde CNT'lerin büyüme mekanizması aşağıdaki gibidir. Hidrokarbonların termal ayrışması sırasında oluşan karbon, metal nanoparçacıkta çözünür.

Bir parçacıkta yüksek bir karbon konsantrasyonuna ulaşıldığında, katalizör parçacığının yüzlerinden birinde, bozulmuş bir semifuleren başlığı biçiminde, enerjik açıdan olumlu bir aşırı karbon "salım" meydana gelir. Bir nanotüp bu şekilde doğar. Ayrışmış karbon, katalizör parçacığına girmeye devam eder ve eriyikteki fazla konsantrasyonunu boşaltmak için sürekli olarak ondan kurtulmak gerekir. Eriyiğin yüzeyinden yükselen bir yarım küre (semifulleren), erimiş fazla karbonu beraberinde taşır; bu karbonun eriyiğin dışındaki atomları, silindirik bir çerçeve-nanotüp olan bir C-C bağı oluşturur. Nano boyuttaki bir parçacığın erime sıcaklığı yarıçapına bağlıdır. Yarıçap ne kadar küçük olursa erime sıcaklığı da o kadar düşük olur. Bu nedenle boyutu yaklaşık 10 nm olan demir nanopartikülleri 600C'nin altında erimiş haldedir. Şu anda, CNT'lerin düşük sıcaklıkta sentezi, 55°C'de Fe parçacıklarının varlığında asetilenin katalitik pirolizi kullanılarak gerçekleştirilmektedir. Sentez sıcaklığının düşürülmesi aynı zamanda Olumsuz sonuçlar. Daha düşük sıcaklıklarda, büyük çaplı (yaklaşık 100 nm) ve "bambu" veya iç içe geçmiş nanokonlar gibi oldukça kusurlu bir yapıya sahip CNT'ler elde edilir. Ortaya çıkan malzemeler yalnızca karbondan oluşuyor ancak lazer ablasyon veya elektrik ark senteziyle elde edilen tek duvarlı karbon nanotüplerde gözlemlenen olağanüstü özelliklerin (örneğin Young modülü) yanına bile yaklaşmıyorlar.

Doku mühendisliği yapıları, doku fonksiyonunu iyileştirmek veya iyileştirmek için biyolojik ikameler oluşturmak için kullanılır. Yapının bir bileşeni olarak hücreler, farklı kaynaklardan elde edilebilir ve az farklılaşmış hücrelerden yüksek derecede farklılaşmış özelleşmiş hücrelere kadar farklı farklılaşma aşamalarında olabilir. Hazırlanan matrisin hücreler tarafından kolonizasyonu şuanki problem modern biyotıp. Bu durumda, matriks yüzeyinin özellikleri, matriks boyunca hücre tutunması ve çoğalması da dahil olmak üzere hücre kolonizasyonunu etkiler.

Doku mühendisliği yapılan yapıların elde edilmesine yönelik şu anda bilinen yöntemler, bir hücre süspansiyonunun hazırlanmasını ve bu süspansiyonun, bir tek katman oluşturmak üzere bir süspansiyon kültürünün adım adım biriktirilmesi ve malzemenin çözelti içine yerleştirilmesi yoluyla biyouyumlu bir malzemeye fiziksel olarak uygulanmasını kullanır. uzun bir süre boyunca, malzemenin tüm hacmi boyunca hücrelerin nüfuz etmesi ve 3D biyobaskı kullanımı için yeterlidir. Üretra, mesane, safra kanalı ve trakea gibi içi boş iç organların doku mühendisliğiyle üretilmiş eşdeğerlerinin oluşturulması için çeşitli yöntemler önerilmiştir.

Klinik araştırmalar[ | ]

Biyouyumlu malzemelere dayanan doku mühendisliği yapılan yapılar, klinik çalışmalarÜrolojik ve dermatolojik hastalıkları olan hastalarda.

Ayrıca bakınız [ | ]

Notlar [ | ]

1. , Fox C. F. Doku mühendisliği: Granlibakken, Lake Tahoe, Kaliforniya'da 26-29 Şubat 1988'de düzenlenen bir çalıştay tutanağı. - Alan R. Liss, 1988. - T. 107.
2. Atala A., Kasper F.K., Mikos A.G. Mühendislik karmaşık dokuları // Bilim çeviri tıbbı. - 2012. - T.4, Sayı 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. Doku mühendisliği teknolojileri kullanılarak üretranın yeniden inşası. (Rusça) // Rusya Akademisi Bülteni Tıp Bilimleri. - 2017. - T. 72, No. 1. - sayfa 17–25. -ISSN 2414-3545. -DOI:10.15690/vramn771.
4. Baranovsky D.S., Lyndup A.V., Parshin V.D. Trakeanın doku mühendisliği için in vitro olarak fonksiyonel olarak eksiksiz siliyer epitel elde edilmesi (Rusça) // Rusya Tıp Bilimleri Akademisi Bülteni. - 2015. - T. 70, Sayı 5. - s. 561–567. -ISSN 2414-3545. -DOI:10.15690/vramn.v70.i5.1442.
5. Lawrence B.J., Madihally S.V. Parçalanabilir 3D gözenekli matrislerde hücre kolonizasyonu // Hücre yapışması ve göçü. - 2008. - T.2, No.1. - s. 9-16.
6. Mironov V. ve diğerleri. Organ baskısı: bilgisayar destekli jet tabanlı 3 boyutlu doku mühendisliği // Biyoteknolojide TRENDLER. – 2003. – T.21. – No. 4. – s. 157-161. yap:

İÇİNDE Son zamanlarda Tüm dünyada, çalışma çağındaki insanların hastalıklarının ve sakatlıklarının sayısında bir artıştan oluşan ve acilen yeni, daha etkili ve erişilebilir yöntemlerin geliştirilmesini ve klinik uygulamaya konulmasını gerektiren endişe verici bir model var. rehabilitasyon tedavisi hasta.

İmplantasyon ve transplantasyonla birlikte bu yöntemlerden biri de doku mühendisliğidir. Hücre ve doku mühendisliği, moleküler ve hücresel biyoloji alanındaki en son ilerlemedir. Bu yaklaşım, hasarlı doku ve organların onarılmasının ve bir dizi ciddi insan metabolik hastalığının tedavi edilmesinin mümkün olduğu etkili biyomedikal teknolojilerin yaratılması için geniş umutlar açmıştır.

Doku mühendisliğinin amacı, hasar görmüş bir organ veya dokunun yerine yenisini koymak veya yenilenmesini teşvik etmek amacıyla daha sonra hastaya nakledilmek üzere insan vücudu dışındaki canlı, fonksiyonel doku veya organların tasarlanması ve yetiştirilmesidir. Yani defektin olduğu yerde dokunun üç boyutlu yapısının onarılması gerekiyor.

İnert malzemelerden yapılan geleneksel implantlar, diğer şeylerin yanı sıra biyolojik (metabolik) fonksiyonları da geri kazandıran mühendislik ürünü dokuların aksine, yalnızca hasarlı dokuların fiziksel ve mekanik eksikliklerini ortadan kaldırabilir. Yani, sentetik malzeme ile basit bir şekilde değiştirilmesi değil, doku yenilenmesi meydana gelir.

Ancak doku mühendisliğine dayalı rekonstrüktif tıp yöntemlerinin geliştirilmesi ve iyileştirilmesi için yüksek fonksiyonelliğe sahip yeni materyallerin geliştirilmesi gerekmektedir. Biyoimplantlar oluşturmak için kullanılan bu malzemeler, doku mühendisliği yapılan yapılara, canlı dokuların karakteristik özelliklerini kazandırmalıdır. Bu özellikler arasında:

• 1) kendi kendini iyileştirme yeteneği;
• 2) kan akışını sürdürme yeteneği;
• 3) faktörlere yanıt olarak yapıyı ve özellikleri değiştirme yeteneği çevre mekanik yük dahil.

Başarı için en önemli unsur, farklılaşma, uygun fenotipi koruma ve spesifik biyolojik fonksiyonları yerine getirme yeteneğine sahip, gerekli sayıda fonksiyonel olarak aktif hücrenin varlığıdır. Hücrelerin kaynağı vücut dokuları olabilir ve iç organlar. Rekonstrüktif tedaviye ihtiyaç duyan bir hastadan uygun hücrelerin kullanılması veya yakın akraba(otojen hücreler). Birincil ve kök hücreler de dahil olmak üzere çeşitli kökenlerden hücreler kullanılabilir. Birincil hücreler, ameliyatla doğrudan donör organizmasından (ex vivo) alınabilen spesifik bir dokunun olgun hücreleridir. Primer hücreler spesifik bir donör organizmasından alınırsa ve daha sonra bu hücrelerin alıcı olarak bu organizmaya implantasyonu gerekliyse, primer hücrelerin ve dokuların mümkün olan maksimum immünolojik uyumluluğu nedeniyle implante edilen dokunun reddedilme olasılığı ortadan kaldırılır. alıcı mevcut. Bununla birlikte, birincil hücreler kural olarak bölünemezler - üreme ve büyüme potansiyelleri düşüktür. Bu tür hücrelerin in vitro (doku mühendisliği yoluyla) yetiştirilmesinde, bazı hücre türleri için farklılaşmanın ortadan kaldırılması, yani spesifik, bireysel özelliklerin kaybı mümkündür. Örneğin, vücut dışında kültürlenen kondrositler sıklıkla şeffaf kıkırdak yerine lifli kıkırdak üretir.

Birincil hücrelerin bölünememeleri ve kendilerine özgü özelliklerini kaybedebilmeleri nedeniyle hücre mühendisliği teknolojilerinin geliştirilmesi için alternatif hücre kaynaklarına ihtiyaç duyulmaktadır. Kök hücreler böyle bir alternatif haline geldi.

Kök hücreler, belirli biyolojik uyaranlara maruz kaldıklarında bölünme, kendini yenileme ve çeşitli özelleşmiş hücre türlerine farklılaşma yeteneğine sahip, farklılaşmamış hücrelerdir.

Kök hücreler “yetişkin” ve “embriyonik” olarak ikiye ayrılır. Embriyonik kök hücreler, erken embriyonik gelişimin iç hücre kütlesinden oluşurken, yetişkin kök hücreler yetişkin dokusundan, göbek kordonundan ve hatta fetal dokudan oluşur. Ancak embriyonik kök hücre elde edilirken insan embriyosunun kaçınılmaz olarak yok edilmesiyle ilgili etik bir sorun vardır. Bu nedenle, yetişkin bir organizmanın dokularından hücrelerin "ekstre edilmesi" tercih edilir. Örneğin, 2007 yılında Japonya'daki Kyoto Üniversitesi'nden Shinya Yamanaka, insan dış dokularından (çoğunlukla deri) elde edilen uyarılmış pluripotent kök hücreleri (iPSC'ler) keşfetti. iPSC'ler, rejeneratif tıp için gerçekten eşi benzeri görülmemiş fırsatlar sunuyor, ancak birçok sorunun ciddi bir şekilde tıbbi uygulamaya girmeden önce çözülmesi gerekiyor.

Organizasyona rehberlik etmek, hasarlı dokunun yeniden inşası sırasında hücrelerin büyümesini ve farklılaşmasını sürdürmek için özel bir hücre taşıyıcısı gereklidir - sünger veya pomzaya benzer üç boyutlu bir ağ olan bir matris. Bunları oluşturmak için biyolojik olarak inert sentetik malzemeler, doğal polimerlere (kitosan, aljinat, kollajen) dayalı malzemeler ve biyokompozitler kullanılır. Örneğin kemik dokusu eşdeğerleri, kemik iliği kök hücrelerinin yönlendirilmiş farklılaşmasıyla elde edilir. kordon kanı veya yağ dokusunu osteoblastlara dönüştürün; bunlar daha sonra bölünmelerini destekleyen çeşitli malzemelere (örneğin donör kemiği, kolajen matrisleri vb.) uygulanır.

Günümüzde doku mühendisliği stratejilerinden biri şu şekildedir:

• 1) kendi veya donör kök hücrelerinin seçimi ve yetiştirilmesi;
• 2) biyouyumlu malzemelere dayalı hücreler için özel bir taşıyıcının (matris) geliştirilmesi;
• 3) özel yetiştirme koşullarına sahip bir biyoreaktörde matrise bir hücre kültürünün uygulanması ve hücre çoğalması;
• 4) doku mühendisliği ile üretilmiş bir yapının etkilenen organ alanına doğrudan yerleştirilmesi veya olgunlaşma ve yapı içinde mikro dolaşımın oluşması (prefabrikasyon) için kanla iyi beslenen bir alana ön yerleştirme.

Konakçının vücuduna implantasyondan bir süre sonra matrisler tamamen kaybolur (doku büyüme hızına bağlı olarak) ve kusur bölgesinde yalnızca yeni doku kalır. Halihazırda kısmen oluşturulmuş bir matrisin dahil edilmesi de mümkündür. yeni kumaş("biyokompozit"). Elbette implantasyondan sonra doku mühendisliği ürünü yapı, kusur bölgesindeki normal şekilde işleyen dokuyu eski haline döndürmek ve çevredeki dokularla bütünleşmek için yeterli bir süre boyunca yapısını ve işlevlerini korumalıdır. Ama ne yazık ki herkesi tatmin eden ideal matrisler gerekli koşullar, henüz oluşturulmadı.

Gelecek vaat eden doku mühendisliği teknolojileri, laboratuvarda canlı doku ve organ yaratma olasılığının önünü açtı, ancak konu karmaşık organlar yaratmaya geldiğinde bilim hâlâ güçsüz. Bununla birlikte, nispeten yakın zamanda, Almanya'daki Fraunhofer Topluluğu'ndan Dr. Gunter Tovar liderliğindeki bilim adamları, doku mühendisliği alanında büyük bir atılım yaptılar - kan damarları oluşturmak için bir teknoloji geliştirdiler. Ancak esnek, elastik olmaları gerektiğinden kılcal yapıları yapay olarak yaratmanın imkansız olduğu görülüyordu. küçük biçim ve aynı zamanda doğal dokularla etkileşime girer. İşin garibi, kurtarmaya geldiler üretim teknolojileri- hızlı prototipleme yöntemi (başka bir deyişle 3 boyutlu baskı). Bu, karmaşık bir 3 boyutlu modelin (bizim durumumuzda bir kan damarı) özel bir "mürekkep" kullanılarak 3 boyutlu mürekkep püskürtmeli yazıcıda basıldığı anlamına gelir.

Yazıcı, malzemeyi katmanlar halinde biriktirir ve belirli yerlerde katmanlar kimyasal olarak bağlanır. Ancak en küçük kılcal damarlar için 3D yazıcıların henüz yeterince doğru sonuç vermediğini belirtiyoruz. Bu bağlamda polimer endüstrisinde kullanılan multifoton polimerizasyon yöntemi uygulandı. Malzemeyi işleyen kısa, yoğun lazer darbeleri molekülleri o kadar güçlü bir şekilde harekete geçirir ki birbirleriyle etkileşime girerek uzun zincirler halinde birbirine bağlanırlar. Bu şekilde malzeme polimerize olur ve doğal malzemeler gibi sert ama elastik hale gelir. Bu reaksiyonlar o kadar kontrol edilebilir ki, üç boyutlu bir “plana” göre en küçük yapıları oluşturmak için kullanılabiliyorlar.

Ve oluşturulan kan damarlarının vücut hücrelerine kenetlenmesi için, damarların üretimi sırasında bunlara değiştirilmiş biyolojik yapılar (örneğin heparin) ve "çapa" proteinler entegre edilir. Bir sonraki aşamada, endotel hücreleri (kan damarlarının iç yüzeyini kaplayan tek katmanlı düz hücre tabakası), oluşturulan "tübüller" sistemine sabitlenir, böylece kan bileşenleri damar sisteminin duvarlarına yapışmaz, ancak boyunca serbestçe taşınır.

Ancak laboratuvarda yetiştirilen ve kendi kan damarlarına sahip organların gerçekten implante edilebilmesi için biraz zaman geçmesi gerekecek.

2008 sonbaharında Barselona Üniversitesi (İspanya) ve Hannover Tıp Fakültesi (Almanya) kliniği başkanı Profesör Paolo Macchiarini ilkini gerçekleştirdi. başarılı operasyon Sol ana bronşta 3 cm stenozu olan bir hastaya biyomühendislik ürünü trakea eşdeğerinin nakli üzerine.

Gelecekteki transplantasyonun matrisi olarak 7 cm uzunluğunda kadavradan trakea parçası alındı.Özellikleri polimer tüplerden yapılabilecek her şeyden üstün olan doğal bir matris elde etmek için trakea çevreden temizlendi. bağ dokusu, donör hücreleri ve doku uyumluluk antijenleri. Temizleme, %4 sodyum deoksikolat ve deoksiribonükleaz I kullanılarak 25 devirlik devitalizasyondan oluşuyordu (işlem 6 hafta sürdü). Her devitalizasyon döngüsünden sonra, kalan çekirdekli hücrelerin sayısını belirlemek için dokunun histolojik incelemesi yapıldı ve ayrıca histo-uyumluluk antijenleri HLA-ABC, HLA-DR, HLA-DP ve HLA-'nin varlığını belirlemek için immünohistokimyasal bir çalışma yapıldı. Dokudaki DQ. Bilim adamları, kendi tasarımlarına sahip bir biyoreaktör kullanarak, trakeanın yavaş dönen bir bölümünün yüzeyine bir şırınga ile hücre süspansiyonunu eşit şekilde uyguladılar. Yarısı kültür ortamına batırılmış olan greft, hücreleri dönüşümlü olarak ortama ve havaya maruz bırakmak için kendi ekseni etrafında döndürüldü.

Doku mühendisliği (TI), bir disiplin olarak tarihine 20. yüzyılın ilk yarısında başlamıştır. Temelinin temeli, “yapay” organ ve dokuların yaratılmasındaki teorik ve pratik gelişmeler ve vücudun çeşitli dokularındaki hasarı onarmak için hücrelerin ve biyolojik olarak aktif bileşenlerin taşıyıcılara nakledilmesine yönelik çalışmalardı (Langer R., Vacanti J.P., 1993). ).

Günümüzde doku mühendisliği, moleküler biyoloji ve genetik mühendisliği ilkelerine dayanan, tıbbın en genç dallarından biridir. Kullanılan disiplinler arası yaklaşım, öncelikle bireysel doku veya organların kaybolan işlevlerini bir bütün olarak geri kazandırmak için yeni biyokompozit malzemeler oluşturmayı amaçlamaktadır (Spector M., 1999). Bu yaklaşımın temel ilkeleri, hasarlı bir organ veya dokuya implantasyon sırasında donör hücreleri ve/veya biyoaktif maddelerle kombinasyon halinde kullanılan, biyolojik olarak parçalanabilen malzemelerden yapılmış taşıyıcıların geliştirilmesi ve uygulanmasıdır. Örneğin tedavi ederken yara süreci- bunlar allofibroblastlı kolajen kaplamalar olabilir ve damar cerrahisinde antikoagülanlı yapay damarlar olabilir (Vacanti S.A. ve diğerleri, 1993). Ayrıca bu tür taşıyıcı malzemelerin ciddi gereksinimlerinden biri de doku veya organın hasarlı bölgesinde güvenilir destek yani destek ve/veya yapı oluşturma işlevi sağlamasıdır.

Sonuç olarak, kemik patolojilerinin tedavisinde doku mühendisliğinin ana görevlerinden biri, biyoaktif moleküller (kemik morfogenetik proteinleri, büyüme faktörleri, vb.) ile kombinasyon halinde allo ve/veya ksenomateryallerden oluşan ve indükleyebilen yapay biyokompozitlerin oluşturulmasıdır. osteogenez. Üstelik bu tür biyomateryallerin bir takım gerekli kemik özelliklerine sahip olması gerekir (Yannas I.V. ve diğerleri, 1984; Reddi A.H.et.al., 1987; Reddi A.H., 1998).

Öncelikle kusurun kapsamını belirlemeleri gerekir.

İkincisi, osteoiddüktif olmalı, yani osteoblastları ve muhtemelen diğer mezenkimal hücreleri kemik oluşturmaya aktif olarak teşvik etmelidir.

Üçüncüsü, biyoentegrasyon ve biyouyumluluk açısından iyi göstergelere sahip olmak, yani parçalanabilir olmak ve alıcıda iltihabi ve bağışıklık reaksiyonlarına neden olmamak. Son kalite genellikle bir biyomateryalde yalnızca antijenik özelliklerinin azaltılmasıyla elde edilir.

Tüm bu özelliklerin birleşimi, bu tür biyomateryallerin destekleyici mekanik fonksiyona paralel olarak biyoentegrasyon (hücrelerin ve kan damarlarının implant yapısına doğru büyümesi ve ardından kemik dokusunun oluşması) sağlamasına olanak tanır.

Herhangi bir biyomateryalin destekleyici etkisinin kural olarak onun tarafından sağlandığı bilinmektedir. yapısal özellikler. Biyomateryaller için bu gösterge genellikle elde edildiği doğal dokunun mimarisiyle ilgilidir. Kemiğin yapısal dayanıklılığının ana parametreleri, kemik matrisinin sert elastik özellikleri ve içindeki gözeneklerin boyutudur (Marra P.G. 1998; Thomson R.C. ve diğerleri, 1998).

Açıkça tanımlanmış bir destek işlevine sahip en yaygın biyomateryaller arasında yapay ve doğal hidroksiapatit (HA), biyoseramikler, poliglikolik asit ve kolajen proteinleri bulunur (Friess W., 1998).

Şu anda birçoğu cerrahi diş hekimliği, ortopedi ve travmatolojide kemik kusurlarını değiştirmek için kullanılmaktadır. çeşitli formlar hidroksiapatit, parçacıkların şekli ve boyutu bakımından farklılık gösterir. Yapay olarak elde edilen hidroksiapatitin kimyasal bileşim ve kristalografik özellikler açısından doğal kemik hidroksiapatitiyle hemen hemen aynı olduğuna inanılmaktadır (Parsons J., 1988). Birçok yazar, hidroksiapatit kullanımının diğer implantasyon materyallerine göre önemli avantajlara sahip olduğunu hem deneysel hem de klinik olarak göstermiştir. Dolayısıyla olumlu özellikleri arasında sterilizasyon kolaylığı, uzun raf ömrü, yüksek düzeyde biyouyumluluk ve vücutta son derece yavaş emilim gibi göstergeler yer almaktadır (Volozhin A.I. ve diğerleri, 1993). Hidroksiapatitin biyoinertli ve kemikle oldukça uyumlu bir malzeme olduğu deneysel çalışmalarla da gösterilmiştir (Jarcho M. ve diğerleri, 1977). Etki altında GA varlığında bir kemik defektinin değiştirilmesi sürecinde biyolojik sıvılar ve doku enzimleri, hidroksiapatit kısmen veya tamamen emilebilir (Klein A.A., 1983). Hidroksiapatitin kemik boşluğuna implantasyonundan sonraki olumlu etkisi, görünüşe göre sadece malzemenin osteokondüktif özellikleriyle değil, aynı zamanda osteogenezi tetikleyen yüzeyindeki proteinleri emme yeteneğiyle de açıklanmaktadır (Ripamonti U., Reddi A.H., 1992).

Şu anda, kemik kusurlarının restorasyonuna yönelik biyomateryallerin büyük bir kısmı, insanların veya çeşitli hayvanların kıkırdak ve/veya kemik dokusundan elde edilmektedir. Kompozit malzemeler yapmak için sıklıkla diğer bağ dokusu türlerinin bileşenleri (deri, tendonlar, meninksler vb.) kullanılır. (Vope P.J., 1979; Yannas I.V. ve diğerleri, 1982; Chvapel M., 1982; Goldberg V.M. ve diğerleri, 1991; Damien C.J., Parsons J.R., 1991).

Modern biyomateryallerin en ünlüsü kollajendir. Pratik tıpta yaygın kullanımı, rekonstrüktif cerrahinin gelişmesi ve doku rejenerasyonunda çerçeve ve plastik fonksiyonlarını yerine getiren yeni malzemelerin araştırılmasıyla ilişkilidir. Plastik bir biyomateryal olarak kolajenin temel avantajları arasında düşük toksisitesi ve antijenitesi, yüksek mekanik mukavemeti ve doku protezlerine karşı direnci yer alır (Istranov L.P., 1976). Ürünlerin üretiminde kollajen kaynakları estetik cerrahi Bu protein açısından zengin dokular hizmet eder - cilt, tendonlar, perikard ve kemik. Collagen Corp. tarafından üretilen bir cilt kolajen çözeltisi tıbbi uygulamada yaygın olarak kullanılmaktadır. (Palo-Alto ABD), "Zyderm" ve "Zyplast" isimleri altında. Bu kolajene dayanarak implantlar, yara örtücüleri, yara yüzeylerinin dikilmesi için cerrahi iplikler vb. gibi çeşitli tıbbi ürünler geliştirilmiştir.

Geçen yüzyılın 70'li yıllarında ilk kez kollajen greftlerin kemik dokusu onarımı üzerindeki etkisine ilişkin veriler elde edildi. Kollajen implantlarının fibroblastların çoğalmasını, yakındaki dokuların vaskülarizasyonunu teşvik ettiği ve görünüşe göre daha sonraki yeniden yapılanma ile yeni kemik dokusunun oluşumunu teşvik ettiği bulunmuştur (Reddi A.H., 1985). Hızla biyolojik olarak parçalanabilen bir malzeme olan kolajen, kemik kusurlarının restorasyonu için jel formunda da kullanıldı (De Balso A.M., 1976). Bu yazar tarafından elde edilen sonuçlar aynı zamanda kolajen bazlı preparatların kemik dokusu yenilenmesini uyarabildiğini de ortaya koydu.

Aynı zamanda kemik dokusundaki kusurları gidermek için hem kolajen hem de hidroksiapatit içeren biyokompozit malzemelerin kullanımı üzerine araştırmalar başladı. Evet, için Maksillofasiyal cerrahi ve cerrahi diş hekimliği alanında saflaştırılmış fibriler dermal kollajen ve HA parçacıkları içeren “Alveloform” ve “Bigraft” bileşimleri geliştirildi (Collagen Corp., Palo Alto, ABD). Bu biyomateryaller, periodontitisli hastaların cerrahi tedavisi sırasında alveoler sırtı restore etmek için kullanıldı (Krekel G. 1981, Lemons M.M. 1984, Miller E. 1992). Histolojik ve ultrastrüktürel çalışmalar, kolajen ve HA bileşiminin kret kemiğinin yenilenmesi üzerinde olumlu bir etkiye sahip olduğunu kanıtlamıştır, ancak aynı zamanda bu tür biyomateryaller esas olarak çerçeve ve iletken işlevlerini yerine getirir, yani osteokondüktif özelliklerini sergilerler. (Mehlisch D.R., 1989). Daha sonra birçok araştırmacı benzer sonuçlara varmıştır ve şu anda bu bakış açısı çoğu bilim insanı tarafından paylaşılmaktadır (Glimcher M.J., 1987; Friess W., 1992; VaccantiC.A. ve diğerleri, 1993).

Ancak diğer bir grup araştırmacıya göre dermal kollajen "Ziderm" ve sentetik hidroksiapatit içeren biyokompozit malzemeler belirli osteojenik potansiyellere sahiptir. Böylece Katthagen ve ark. (1984), dermal kollajen tip 1 ve oldukça dağılmış hidroksiapatit parçacıkları içeren Kollapat materyalinin tavşanlarda femurdaki kemik defektlerinin restorasyonu üzerindeki etkisini araştırırken, deney hayvanlarında kemik dokusu yenilenmesinin kontrole göre 5 kat daha hızlı olduğunu buldu. Bu deneysel sonuçlar Kollapat materyalinin klinik uygulamada daha fazla kullanılmasının temelini oluşturdu.

Transplantasyon ve sonraki biyoentegrasyon için en uygun olanın şüphesiz hastanın kendi dokularından hazırlanan otogreftler olduğu iyi bilinmektedir ve bu, sonraki transplantasyon sırasında ana immünolojik ve en bulaşıcı komplikasyonları tamamen ortadan kaldırır (Enneking W.F. ve diğerleri, 1980; Summers). B.N., Eisenstein S.M., 1989; Reddi A.H., 1985; Goldberg V.M. ve diğerleri, 1991). Ancak bu tür materyallerin nakilden hemen önce hazırlanması gerekir, aksi takdirde kliniğin bu tür biyomateryalleri depolayacak bir kemik bankasına sahip olması gerekir; bu materyallerin hazırlanması ve saklanmasının yüksek maliyeti nedeniyle gerçekte yalnızca çok büyük tıbbi kurumlar tarafından kullanılabilir. Ayrıca önemli miktarlarda otolog materyal elde etme olanakları çok sınırlıdır ve toplandığında kural olarak donör ciddi cerrahi müdahalelere maruz kalır. Bütün bunlar otogreftlerin yaygın kullanımını önemli ölçüde sınırlamaktadır (Bos G.D. ve diğerleri, 1983; Horowitz M.C. 1991). Sonuç olarak, kemik patolojilerinin tedavisi alanında doku mühendisliği, kullanımı hem hücre naklinde hem de hasar yerlerinde kemik oluşumunun uyarılmasında ve kemik oluşumunun azaltılmasında birçok soruna çözüm sağlayacak biyokompozit malzemelerin oluşturulmasında gerçek bir zorlukla karşı karşıyadır. Çeşitli profillerdeki hastalarda kemik hasarını ortadan kaldırırken işçilik ve finansal maliyetler.

Günümüzde, doku mühendisliği alanında çalışan birçok araştırmacının çabalarıyla, hem doğal kemik iliği hücrelerini hem de tek katmanlı kemik iliği kültürlerinde yetiştirilen stromal osteojenik öncü hücreleri içeren biyokompozit malzemeler geliştirilmiş ve tanıtılmıştır (Gupta D., 1982). ; Bolder S., 1998). Bu yazarlar, transplantasyon bölgesinde başarılı bir osteogenez indüksiyonu için, stromal öncüllerin yüksek bir başlangıç ​​yoğunluğunun (yaklaşık 108 hücre) yaratılmasının gerekli olduğunu bulmuşlardır. Bununla birlikte, bu tür hücrelerin bir süspansiyonunun basitçe uygulanması iyi sonuçlar vermedi. Bununla bağlantılı olarak ortaya çıktı ciddi problem Alıcının vücuduna hücre nakli için taşıyıcılar aranıyor.

Böyle bir taşıyıcı olarak ilk kez Gupta D. et. al. (1982) daha önce yağı alınmış ve kireci giderilmiş ksenokemin kullanılmasını önerdi. Ayrıca, ksenokemik saflaştırma derecesine bağlı olarak, hücresel elemanların taşıyıcıya bağlanma yüzdesinin arttığı ve hücrelerin, doğal kemik hidroksiapatitine kıyasla organik kısmına çok daha iyi bağlandıkları da bulunmuştur (Hofman S., 1999).

Sentetik malzemelerden seramikler, tri-kalsiyum fosfatın yüksek sıcaklıklarda işlenmesiyle elde edilen yapay bir hidroksiapatit olan hücre nakli için taşıyıcı olarak şu anda yaygın olarak kullanılmaktadır (Burder S. 1998).

Yerli diş cerrahları, allojenik fibroblastların nakli için katı dokuyu uygun bir taşıyıcı olarak kullandı. zarlar ve bu greftin orta ve şiddetli kronik jeneralize periodontit tedavisinde allofibroblastlarla birlikte kullanılmasının diğer tedavi yöntemlerine göre bir takım avantajlara sahip olduğunu kaydetti (Dmitrieva L.A., 2001).

Daha önce "yapay deri" yapımı üzerine yapılan bir dizi çalışmada, bu dokunun hasar gördükten sonra restorasyonunun başarısının, hasarlı bölgedeki hücresel mikro ortamın durumuna bağlı olduğu keşfedilmişti. Öte yandan mikro ortamın kendisi, kollajenler, glikoproteinler ve proteoglikanlar gibi hücreler arası matrisin ana bileşenlerinin optimal bir kombinasyonu ile yaratılır (Yannas I. ve diğerleri, 1980, 1984; Pruitt B., Levine N. 1984; Madden M. ve diğerleri, 1994).

Kolajen tipik bir fibriler proteindir. Bireysel molekülü tropokolajen, a-zincirleri adı verilen, ortak bir sarmal halinde bükülen ve hidrojen bağlarıyla stabilize edilen üç sarmal polipeptit zincirinden oluşur. Her bir a-zinciri ortalama olarak yaklaşık 1000 amino asit kalıntısı içerir. Kemik dokusunda iki ana zincir kombinasyonu vardır: iki λ1 ve bir λ2 veya tip 1 kollajen ve üç λ-1 veya tip III kollajen. Adı geçen tiplere ek olarak kemikte az miktarda başka kolajen izoformları da bulunmuştur (Serov V.P., Shekhter A.B., 1981).

Proteoglikanlar polisakkaritlerin ve proteinlerin karmaşık bileşikleridir. Proteoglikanları oluşturan polisakkaritler, üronik asitler (glukuronik, galakturonik ve iduronik), N-asetilheksozaminler (IM-asetilglukozamin, N-asetil-galaktosamin) ve nötr sakkaritler (galaktoz, mannoz ve ksiloz) tarafından oluşturulan farklı disakkarit alt birimlerinden oluşturulan doğrusal polimerlerdir. . Bu polisakkarit zincirlerine glikozaminoglikanlar denir. Disakkaritteki Şekerlerden en az biri, negatif yüklü bir karboksil veya sülfat grubuna sahiptir (Stacy M, Barker S, 1965). Olgun kemik dokusu esas olarak kondroitin-4- ve kondroitin-6-sülfatlar, dermatan sülfat ve keratan sülfat gibi sülfatlanmış glikozaminoglikanlar (sGAG'ler) içerir. Kemik dokusundaki proteoglikanların biyosentezi esas olarak aktifleştirilmiş osteoblastlar tarafından ve küçük bir ölçüde olgun osteositler tarafından gerçekleştirilir (Juliano R., Haskell S., 1993; Wendel M., Sommarin Y., 1998).

Bağ dokusundaki (CT) sülfatlanmış glikozaminoglikanların fonksiyonel önemi büyüktür ve öncelikle kollajen ve elastin liflerinin oluşumuyla ilişkilidir. Sülfatlanmış glikozaminoglikanlar, bağ dokusunun hemen hemen tüm metabolik süreçlerinde yer alır ve hücresel elemanlarının farklılaşması üzerinde modüle edici bir etkiye sahip olabilir (Panasyuk A.F. ve diğerleri, 2000). CT rejenerasyonunun birçok göstergesi, dokulardaki niteliksel ve niceliksel özelliklerine ve ayrıca hücreler arası matrisin diğer bileşenleriyle etkileşimin özelliklerine bağlıdır.

Kemik dokusunun yenilenmesi ve restorasyonu, hem osteojenik hücrelerin aktivasyonu (yeniden alım, çoğalma ve farklılaşma) hem de özel bir matrisin doğrudan oluşumu - mineralizasyonu ve ardından kemik dokusunun yeniden şekillenmesi - dahil olmak üzere ardışık süreçlerin bir kompleksidir. Üstelik bu hücreler her zaman bir takım biyolojik ve mekanik faktörlerin kontrolü ve etkisi altındadır.

İle modern fikirler Kemik dokusunun doku mühendisliği (TI), bu dokunun başarılı bir şekilde değiştirilmesini sağlamak için üç temel prensibe dayanır.

İlk olarak, implantasyon için biyomateryaller ve yapılar oluştururken en önemli prensip, doğal kemik matrisinin temel özelliklerini yeniden üretmektir, çünkü rejenerasyon süreçleri üzerinde en belirgin etkiye sahip olan, kemik dokusunun benzersiz yapısıdır. Matrisin bu özelliklerinin, üç boyutlu yapısına ve kimyasal bileşiminin yanı sıra mekanik özelliklerine ve bağ dokusunun (CT) hücresel formlarını etkileme yeteneğine bağlı olduğu bilinmektedir.

Matrisin mimarisi, yüzey/hacim oranı, gözenek sisteminin varlığı ve en önemlisi fonksiyonel ve mekanik özellikleri gibi parametreleri içerir. Bu özellikleri sayesinde, matrisin vasküler büyümeyi düzenleyebildiği, endojen hücrelere kemotaktik uyarılar sağlayabildiği, hücre bağlanmasını modüle edebildiği ve bölünmeyi, farklılaşmayı ve sonraki mineralizasyonu uyarabildiği görülmektedir. Matrisin üç boyutlu yapısının sadece indüksiyon süreçlerini değil aynı zamanda rejenerasyon hızını da etkileyebileceğine inanılmaktadır.

Bu nedenle doku mühendisliği kullanılarak oluşturulan bir biyomateryal veya yapının, in vivo koşullar altında doğal matrisin hem iletken hem de endüktif özelliklerini sağlayabilecek özelliklere sahip olması gerekir. Birincisi hacmi doldurma ve sürdürme yeteneği, mekanik entegrasyon, hücrelere ve kan damarlarına geçirgenliğin sağlanması gibi göstergeleri içerir. İkincisi, hücresel formlar üzerinde doğrudan veya dolaylı bir etki sağlayarak onları kıkırdak ve/veya kemik dokusu oluşturmaya teşvik eder.

Hedeflenen kemik dokusu mühendisliğinin başarısı için bir sonraki önemli prensip, bu dokunun yaratılma süreçlerinde doğrudan yer alan eksojen ve/veya endojen hücrelerin aktivasyonunun kullanılmasıdır. Bu durumda bu hücrelerin kaynağı kişinin kendisi ya da bağışçının vücudu olabilir. Örneğin pluripotent kemik iliği stromal hücrelerinden osteoblast benzeri hücrelere kadar spesifik hücre tiplerinin kullanımı hem hayvan deneylerinde hem de klinikte başarıyla kullanılmıştır.

Kural olarak, vücuda yeniden transplantasyon üzerine, stromal progenitör hücreler olgun formlara farklılaşabilir, bir matris sentezleyebilir ve bir dizi endojen kemik dokusu onarım reaksiyonu tetikleyebilir. Aynı zamanda, kompozit biyomateryallerin kullanımına ilişkin alternatif bir görüş, bunların endojen kemik ve diğer bağ dokusu hücreleri üzerindeki doğrudan etkisini, implantasyon bölgesine çekilmesini (çekilmesini), çoğalmasının uyarılmasını ve biyosentetik aktivitesinin artmasını, bu hücrelerin bu hücrelere zorlanmasını içerir. hücrelerin aktif olarak kemik dokusu oluşturmasını sağlar. Ayrıca bu tür materyaller, nakil öncesinde kök hücrelerin yetiştirilmesinin mümkün olduğu iyi hücre taşıyıcıları olabilir. Kemik dokusu mühendisliğinin başarısının son anahtarı, büyüme faktörleri, sitokinler, hormonlar ve diğer biyoaktif maddeler dahil olmak üzere biyoaktif moleküllerin kullanılmasıdır.

Kemik oluşumunun uyarılması için en iyi bilinen faktörler kemik morfogenetik proteinleri, dönüştürücü büyüme faktörü - TGF-β, insülin benzeri büyüme faktörü IGF ve vasküler endotelyal büyüme faktörü VEGF'dir. Bu nedenle biyokompozit malzeme doyurulabilir ve/veya yapısında bu biyoaktif molekülleri barındırır ve bu da implantasyon sırasında bu tür maddeler için depo olarak kullanılmasına olanak tanır. Bu faktörlerin kademeli olarak salınması süreçleri aktif olarak etkileyebilir. kemik restorasyonu. Bu maddelere ek olarak kompozit malzemeler, kemik dokusunun iyileşmesinde hücrelerin artan fizyolojik aktivitesini uyarabilen ve sürdürebilen mikro ve makro elementlerin yanı sıra diğer molekülleri (şekerler, peptidler, lipitler vb.) de içerebilir.

Günümüzde osteokondüktif ve/veya osteoindüktif özelliklere sahip çok sayıda farklı biyoplastik malzeme bulunmaktadır. Bu nedenle, Osteogaf, Bio-Oss, Osteomin, Ostim gibi neredeyse saf hidroksiapatit (HA) içeren malzemeler, zayıf bir osteoindüktif etki gösterme yeteneğine sahip olmalarına rağmen esas olarak iletken özellikler sergilerler. Başka bir malzeme grubu, tamamen veya kısmen demineralize edilmiş kemik dokusunun yanı sıra bu malzemelerin, kemik morfogenetik proteinleri ve/veya büyüme faktörleri gibi biyolojik olarak aktif maddelerle kombinasyonlarından oluşur [Panasyuk A.F. ve diğerleri, 2004].

Biyoplastik malzemeler için en önemli gereksinimler, bunların antijenik ve endüktif özellikleri gibi parametrelerdir. Ek olarak, çeşitli operasyon türleri, boşlukları ve doku kusurlarını doldururken gerekli şekilleri ve konfigürasyonları oluşturmak ve sürdürmek için genellikle yukarıdaki göstergelerin yanı sıra iyi plastik veya dayanıklılık özelliklerine sahip malzemeler gerektirir.

Yukarıdakilerin tümünü dikkate alarak, "Conectbiopharm" LLC şirketi kemik kollajeni ve kemik sülfatlı glikozaminoglikanlar (sGAG) üretimi için bir teknoloji geliştirdi ve bunlara dayanarak "Biomatrix" ve "Osteomatrix" serisinin biyokompozit osteoplastik malzemeleri üretildi. . Bu biyomateryal grupları arasındaki temel fark, "Biomatrix"in kemik kollajeni ve kemik sülfatlı glikozaminoglikanlar içermesi ve kemik dokusunun aynı iki ana bileşenine sahip olan "Osteomatrix"in ayrıca doğal formunda hidroksiapatit içermesidir [Panasyuk A.F. ve diğerleri, 2004]. Bu biyomateryallerin kaynağı, insanların yanı sıra çeşitli hayvanların süngerimsi ve kortikal kemikleridir. Bu teknoloji kullanılarak elde edilen kemik kolajeni başka proteinler içermez ve in vitro koşullar altında, yeterince konsantre alkali ve organik asit çözeltilerinde pratik olarak çözünmez.

Bu özellik, biyomateryallerin yalnızca inert olmalarına değil, aynı zamanda bağışıklık sistemi ancak aynı zamanda implantasyondan sonra uzun süre biyolojik bozunmaya karşı dirençli olurlar. Günümüzde kemik ve yumuşak doku büyümesini hızlandırmak için hücrelerin trombosit bakımından zengin plazma (PRP) ile uyarılması yöntemi aktif olarak kullanılmaktadır. Hedeflenen doku mühendisliği ve hücre terapisinden oluşan bu yeni biyoteknoloji, bazı yazarlara göre cerrahi uygulamada gerçek bir atılımdır. Ancak bu tür plazmayı elde etmek için belirli teknik ekipmanlara ve bazı durumlarda özel eğitimli çalışanlara ihtiyaç vardır. Biomatrix malzemesinin bu amaçlarla kullanılması asıl sorunu tamamen çözmektedir. minimum maliyetlerçünkü hastanın kanından trombosit izolasyonuna gerek yoktur. Bir dizi deneyde Biomatrix malzemesinin spesifik olarak yetenekli olduğunu tespit ettik. Büyük miktarlar periferik kan trombositlerini bağlar (Tablo 1).

Tablo 1. Kan trombositlerinin kemik kollajeni ile bağlanması.

* - 6 ml kan, 1 gram kemik kolajeni (1 gram kuru kemik kolajeni, gözenekliliğine bağlı olarak 2 ila 7 cm³ hacim kaplar) ile inkübe edildi. Tablodaki veriler, 1 ml kanın 1 cm³ kemik kollajeninden geçtikten sonra içindeki trombosit içeriği olarak sunulmaktadır.

Böylece, 1 cm³ Biomatrix biyomateryali 1 ml kandaki trombositlerin neredeyse tamamını (%90'dan fazla) yani 226 ila 304 milyon trombosit bağlama kapasitesine sahiptir. Bu durumda trombositlerin kemik kolajeni tarafından bağlanması hızlı bir şekilde gerçekleşir ve birkaç dakika içinde tamamlanır (Grafik 1).

Grafik 1. Kan trombositlerinin kemik kolajenine bağlanma oranı.

Ayrıca Biomatrix biyomateryali antikoagülanlarla kaplanmadan kullanıldığında pıhtı oluşumunun neredeyse anında meydana geldiği de tespit edildi. Trombosit açısından zengin plazma için çalışma konsantrasyonunun ul başına 1 milyon trombosit ile başladığı artık kanıtlanmıştır. Bu nedenle trombosit açısından zengin plazma elde etmek için kan trombositlerinin ortalama 5 kez konsantre edilmesi gerekir, ancak bu tür bir izolasyon hem önemli finansal maliyetler gerektirir hem de kesin profesyonel deneyim. Ek olarak, trombositleri aktive etmek ve 7 büyüme faktörünü serbest bırakmak için: 3 tip PDGF-aa, -bb, -ab, iki dönüştürücü büyüme faktörü - TGF-β1 ve β2, vasküler endotelyal büyüme faktörü VEGF ve epitelyal büyüme faktörü EGF açısından zengin Plazma olmalıdır kullanılmadan önce trombositlerle pıhtılaştırılır. Bilinen yöntemlerle karşılaştırıldığında, biyomateryal "Biomatrix" trombosit konsantrasyonunu önemli ölçüde artırabilir. Aynı zamanda kolajen, Hageman faktörünü (XII kan pıhtılaşma faktörü) ve kompleman sistemini aktive edebilen proteindir.

Aktive edilen Hageman faktörünün kan pıhtılaşma sisteminde bir dizi reaksiyonu tetiklediği ve fibrin pıhtısı oluşumuna yol açtığı bilinmektedir. Bu faktör veya onun parçaları aynı zamanda kanın kallikrein-kinin sistemini de başlatabilir. Böylece Biomatrix ve Osteomatrix materyallerinin bileşimindeki kemik kolajeni, hemodinamik dengenin korunmasından ve vücudun rejeneratif reaksiyonlarının sağlanmasından sorumlu olan ana kan plazma proteoliz sistemlerini aktive etme kapasitesine sahiptir. Kendisi osteoindüktif etkiye sahip olmayan, yani kemik hücreleri olmadan kemik oluşumunu başlatamayan trombositten zengin plazmanın aksine, Biomatrix ve Osteomatrix materyalleri böyle bir potansiyele sahiptir.

Böylece, biyomateryallerin “Biomatrix” ve özellikle “Osteomatrix” in kas içine implantasyonuyla, bu materyallerin osteoindüktif aktivitesini doğrudan kanıtlayan ektopik kemik dokusu oluşur [Ivanov S.Yu. ve diğerleri, 2000]. Trombosit açısından zengin plazmanın, bağ dokusu hücrelerini kemik dokusu oluşturması için uyarabilen rekombinant kemik morfogenetik proteini ile birlikte kullanılması bu sorunu çözer ancak bu, tekniğin maliyetinde önemli bir artışa yol açar. "Osteomatrix" serisinin malzemelerinin, yüzeyinde osteoblastlar tarafından sentezlenen kemik morfogenetik proteinlerini afiniteyle biriktirebilen ve dolayısıyla ek olarak osteogenezi ("uyarılmış osteoindüksiyon") uyarabilen doğal kemik hidroksiapatiti içerdiği de belirtilmelidir.

Aynı zamanda rekombinant proteinlerin kullanımına bağlı tümör gelişimi ihtimaline yönelik itiraz da tamamen ortadan kalkıyor çünkü Biomatrix ve Osteomatrix materyallerinin benzer şekilde kullanılması durumunda implantasyon bölgesinde sadece doğal proteinler mevcut oluyor. doğal kökenli. "Biomatrix" ve "Osteomatrix" serisinin malzemeleri ayrıca benzersiz bir kaliteye daha sahiptir - sülfatlanmış glikozaminoglikanları afinite ile bağlayabilirler [Panasyuk A.F., Savashchuk D.A., 2007]. Bu bağlanma, trombosit bağlanmasına benzer koşullar altında kısa sürede gerçekleşir ve bağlı sülfatlanmış glikozaminoglikanların miktarı, fizyolojik parametreleri önemli ölçüde aşar (Tablo 2).

Tablo 2. Sülfatlanmış glikozaminoglikanların kemik kollajeni ile bağlanması.

Artık hem kollajen hem de hidroksiapatitin ayrı ayrı kullanıldığında esas olarak osteokondüktif özelliklere sahip olduğu, yani yeni kemik oluşumunda yalnızca "kolaylaştırıcı" bir malzeme rolünü oynayabildikleri iyi bilinmektedir. Ancak bu moleküller bazı biyolojik özelliklerinden dolayı osteoblastik hücreler üzerinde zayıf bir osteoindüktif etkiye de sahip olabilirler.

Bu osteoindüktif etki, bu iki tip molekülün kombine kullanımıyla güçlendirilir. Öte yandan, biyomateryallerde kollajen ve hidroksiapatit ile birlikte sülfatlanmış glikozaminoglikanlar da mevcutsa, o zaman böyle bir kompleks yapı olarak doğal kemik matrisine daha yakın olacak ve dolayısıyla fonksiyonel özelliklerine daha geniş ölçüde sahip olacaktır. Dolayısıyla sülfatlanmış glikozaminoglikanların bağ dokusu metabolizmasının birçok göstergesini etkilediği bilinmektedir.

Proteolitik enzimlerin aktivitesini azaltabilir, bu enzimlerin ve oksijen radikallerinin hücreler arası matriks üzerindeki sinerjistik etkisini baskılayabilir, antijenik determinantları maskeleyerek ve kemotaksiyi iptal ederek inflamatuar mediatörlerin sentezini bloke edebilir, hasar verici faktörlerin neden olduğu hücre apoptozunu önleyebilirler. Lipid sentezini azaltır ve böylece bozunma süreçlerini önler. Ek olarak, bu bileşikler kollajen liflerinin kendilerinin ve bir bütün olarak hücreler arası matrisin yapımında doğrudan rol oynarlar.

Bağ dokusu hasarının erken aşamalarında, geçici bir matris oluşumunun başlatıcısı olarak hareket ederler ve bağ dokusunun parçalanmasını ve kaba bir skar oluşumunu durdurmayı mümkün kılar ve ardından bunun normal bağ dokusuyla daha hızlı değiştirilmesini sağlarlar. belirli bir organ [Panasyuk A.F. ve diğerleri, 2000]. Ne yazık ki, sülfatlanmış glikozaminoglikanların osteogenezin düzenlenmesindeki rolü yeterince araştırılmamıştır, ancak model sistemde ektopik osteogenez indükleyici rolü için ana adayın mesane epitel hücreleri tarafından salgılanan proteoglikan olduğu gösterilmiştir [Fridenshtein A .Ya., Lalykina K.S., 1972] .

Diğer yazarlar da proteoglikanların hematopoezi ve mezenkimal türevlerin diğer histogenezini düzenleyen stromal mikroçevrenin faktörlerinden biri olduğuna inanarak benzer bir görüşü paylaşmaktadır. Ek olarak, in vitro ve in vivo koşullar altında kondroitin sülfatların kemik mineralizasyonu üzerinde belirgin bir etkiye sahip olduğu gösterilmiştir.Böylece Osteomatrix materyali insan kondrositlerinden oluşan bir kültüre maruz bırakıldığında bunların kondrojenik özelliklerinin indüklendiğini bulduk. . Malzemenin etkisi altında, insan kondrositleri kültürde histotipik yapılar oluşturdu; burada kemikleşme sırasında kemik matrisinin fosfat birikmesi ve mineralizasyonu meydana geldi.

Ayrıca, "Biomatrix", "Allomatrix-implant" ve "Osteomatrix" biyomateryallerinin tavşanlara implantasyonundan sonra ektopik kemiğin oluştuğu ve daha sonra kemik iliği ile doldurulduğu bulunmuştur. Ek olarak, bu materyaller stromal progenitör kök hücrelerin transplantasyonu için taşıyıcı olarak başarıyla kullanıldı [Ivanov S.Yu. ve diğerleri, 2000]. Bugüne kadar bu materyaller hem diş hekimliği hem de ortopedi uygulamalarında tanınmaktadır [Ivanov S.Yu. ve diğerleri, 2000, Lekishvili M.V. ve diğerleri, 2002, Grudyanov A.I. ve diğerleri, 2003, Asnina S.A. ve diğerleri, 2004, Vasiliev M.G. ve diğerleri, 2006]. Osteogenezis imperfekta vakalarında, el restorasyonunda, periodontal hastalıkların cerrahi tedavisinde ve çene kemiği defektlerinin giderilmesinde yüksek etkinlikle kullanılmaktadır. Bu biyomateryaller, üretimleri için geliştirilen teknoloji sayesinde şu ana kadar dünyada doğal kemiğin kollajen ve mineral yapısını neredeyse tamamen koruyan tek malzemedir, ancak aynı zamanda bu malzemeler tamamen antijeniteden yoksundur.

Bu biyomateryallerin en büyük avantajı, onları dünyadaki mevcut analoglardan önemli ölçüde ayıran ve osteojenik potansiyellerini önemli ölçüde artıran, kolajen ve hidroksiapatite bağlı afiniteye sahip kemik sülfatlı glikozaminoglikanlar içermeleridir. Böylece, sunulan deneysel ve klinik veriler, modern doku mühendisliği prensiplerine dayanarak, kemik kollajeni, sülfatlanmış glikozaminoglikanlar ve hidroksiapatite dayalı yerli biyokompozit malzemelerin geliştirildiğini ve klinik uygulamaya sunulduğunu gerçekten kanıtlıyor. Bu modern, etkili ve güvenli yeni nesil biyomateryaller, travmatoloji ve ortopedinin yanı sıra cerrahi pratiğin diğer birçok alanında kemik dokusu restorasyonuna ilişkin birçok problemin çözümü için geniş fırsatlar sunmaktadır.

Elektronogram (Şekil 1), kemik kolajen preparatlarının düzenli demetler ve liflerden oluşan bir ağ olduğunu göstermektedir. Aynı zamanda, liflerin kendisi de kırılma veya kusur olmaksızın ikinci dereceden demetler halinde sıkıca paketlenir. Görünüşe göre malzeme, doğal süngerimsi kemiğin arkitektoniğine tamamen karşılık gelen ve kan damarlarından, proteinlerden, mekanik ve diğer kalıntılardan arınmış, klasik gözenekli hücresel bir yapıya sahiptir. Gözenek boyutu 220 ila 700 mikron arasında değişir.

Wistar sıçanlarının derisi altına implante edildiklerinde kemik kollajeninin biyouyumluluğunu standart testler kullanarak değerlendirdik. Histomorfolojik analiz ve taramalı elektron mikroskobu kullanılarak, alıcının vücudunda bir buçuk ay kaldıktan sonra kemik kollajeninin pratikte yok edilmediği ve yapısını koruduğu bulundu.

Şekil 1. Şekil 2.

Şekil 2'de görülebileceği gibi, implante edilen kemik kollajeninin gözenekleri, trabekülleri ve hücreleri, lifleri implanta zayıf bir şekilde kaynaşmış olan gevşek fibröz CT ile kısmen doldurulmuştur. Etrafında hafif bir lifli tabakanın oluştuğu açıkça görülmektedir ve implantın kendisinde, esas olarak fibroblastlar olan az sayıda hücresel elementin varlığı not edilmiştir. İmplantın hemen hemen tüm uzunluğu boyunca çevredeki dermal doku ile kaynaşmaması karakteristiktir. Bu sonuçlar, bu malzemenin biyolojik bozunmaya karşı yüksek direncini ve buna bağlı olarak çevredeki bağ dokusunun tam biyoinertliğini açıkça göstermektedir.

Genel kabul görmüş yöntemleri kullanarak segmental osteotomi modelinde “Biomatrix”, “Allomatrix-implant” ve “Osteomatrix” biyomateryallerinin osteoreparasyon üzerindeki etkisi üzerine çalışmalar yaptık (Katthagen B.D., Mittelmeeir H., 1984; Schwarz N. et.al. , 1991). Deneyde, intravenöz anestezi altında yarıçapın segmental osteotomisi uygulanan 1.5-2.0 kg ağırlığındaki Chinchilla tavşanları kullanıldı.

Operasyondan iki ay sonra implantasyon bölgesinde yeni kemik dokusunun oluştuğu fark edildi. İncirde. Şekil 3, Allomatrix implant materyalinin 2 ay sonra yapılan histomorfolojik çalışmasının sonucudur. operasyondan sonra. Defektin proksimal bölgesinde iyi gelişmiş genç kemik dokusu görülür. Osteoblastlar çok sayıda kemik kirişine komşudur.

İnterstisyel maddede lakunalarda ostesitler bulunur, yeni kemik maddesinde yoğun şekilde paketlenmiş kollajen lifleri oluşur. Aktif hücrelere sahip interstisyel madde iyi gelişmiştir. İmplant alanı (üst ve sol) aktif olarak yeniden inşa edilmektedir.

Genel olarak implant alanı çevresindeki kemik dokusunun olgunlaşması hızlanır.

Ek olarak, kemik kollajeninin gözenekli hücresel yapısının, elastik özellikleri nedeniyle sadece kusurdaki hacmin korunmasını sağlamakla kalmayıp, aynı zamanda bağ dokusu hücrelerinin içine büyümesi, kan gelişimi için de en uygun fırsatı sağladığı ortaya çıktı. Bu kusuru değiştirirken damarlar ve kemik oluşumu.

Tanım Biyoteknolojinin doku ve organların yerine biyolojik ikamelerin yaratılmasıyla ilgilenen alanlarından biri. Tanım Biyolojik doku ikamelerinin (greftler) oluşturulması birkaç aşamayı içerir: 1) kişinin kendi veya donör hücresel materyalinin seçilmesi ve yetiştirilmesi; 2) biyouyumlu malzemelere dayalı hücreler için özel bir taşıyıcının (matris) geliştirilmesi; 3) özel yetiştirme koşullarına sahip bir biyoreaktörde matrise bir hücre kültürünün uygulanması ve hücre çoğalması; 4) greftin etkilenen organ alanına doğrudan yerleştirilmesi veya olgunlaşma ve greftin içinde mikro dolaşımın oluşması için kanla iyi beslenen bir alana ön yerleştirme (prefabrikasyon). Hücresel materyal, yenilenmiş doku hücreleri veya kök hücreler tarafından temsil edilebilir. Aşı matrisleri oluşturmak için biyolojik olarak inert sentetik malzemeler, doğal polimerlere (kitosan, aljinat, kollajen) dayalı malzemeler ve biyokompozit malzemeler kullanılır. Örneğin kemik dokusu eşdeğerleri, kök hücrelerin kemik iliğinden, göbek kordon kanından veya yağ dokusundan yönlendirilmiş farklılaşmasıyla elde edilir. Daha sonra elde edilen osteoblastlar, bölünmelerini destekleyen çeşitli materyallere (donör kemiği, kollajen matrisler, gözenekli hidroksiapatit vb.) uygulanır. Donör veya kendi içeren canlı deri eşdeğerleri deri hücreleri, şu anda ABD, Rusya ve İtalya'da yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu tasarımlar geniş yanık yüzeylerinin iyileşmesini artırabilir. Greftlerin gelişimi aynı zamanda kardiyolojide de gerçekleştirilmektedir (yapay kalp kapakçıkları, büyük damarların ve kılcal damar ağlarının yeniden inşası); solunum sistemini (larenks, trakea ve bronşlar) restore etmek, ince bağırsak, karaciğer, idrar sistemi organları, bezleri iç salgı ve nöronlar. Kök hücrelerin kullanımı doku mühendisliği alanında yaygın olarak kullanılmaktadır, ancak hem etik (embriyonik kök hücreler) hem de genetik (bazı durumlarda kök hücrelerin kötü huylu bölünmesi meydana gelir) sınırlamaları vardır. Araştırma son yıllar genetik mühendisliği manipülasyonları yardımıyla, özellikleri ve embriyonik kök hücrelere benzer potansiyelleri olan deri fibroblastlarından pluripotent kök hücreler (iPSc) olarak adlandırılan hücrelerin elde edilmesinin mümkün olduğunu gösterdi. Doku mühendisliğinde metal nanopartiküller, hücre büyümesini etkileyerek kontrol etmek için kullanılır. manyetik alanlar farklı güzergahlar. Örneğin, bu şekilde yalnızca karaciğer yapılarının analoglarını değil, aynı zamanda retinanın unsurları gibi karmaşık yapıları da oluşturmak mümkün oldu. Nanokompozit malzemeler ayrıca elektron ışın litografisi (EBL) kullanılarak kemik implantlarının etkili oluşumu için matrislerin nano ölçekli yüzey pürüzlülüğünü de sağlar. Yapay doku ve organların oluşturulması, çoğu donör organın nakli ihtiyacını ortadan kaldıracak ve hastaların yaşam kalitesini ve hayatta kalma oranını artıracaktır. Yazarlar

• Naroditsky Boris Savelievich, Biyolojik Bilimler Doktoru
• Nesterenko Lyudmila Nikolaevna, Ph.D.

1. Doku mühendisliğinde nanoteknoloji / Nanometre. - URL: http://www.nanometer.ru/2007/10/16/tkanevaa_inzheneria_4860.html (erişim tarihi 10/12/2009)
2. Kök hücre / Wikipedia - özgür ansiklopedi. URL: ttp://ru.wikipedia.org/wiki/Stem Cells (erişim tarihi 10/12/2009)

ansiklopedik sözlük nanoteknoloji. -Rusnano. 2010 .

Diğer sözlüklerde “doku mühendisliğinin” ne olduğuna bakın:

doku mühendisliği- Yeni dokular oluşturmak veya biyolojik olarak aktif maddeleri ifade etmek amacıyla vücut hücrelerini kontrol etme yöntemleri Biyoteknoloji konuları TR doku mühendisliği ... Teknik Çevirmen Kılavuzu

Biyomühendislik terimi İngilizce biyomühendislik terimi Eş anlamlılar biyomedikal mühendisliği Kısaltmalar İlgili terimler biyolojik olarak parçalanabilen polimerler, biyomedikal mikroelektromekanik sistemler, biyomimetik, biyomimetik nanomalzemeler, ... ...

Biyomimetik nanomalzemeler terimi İngilizce biyomimetik nanomalzemeler terimi Biyomimetik, biyomimetik kelimesinin eş anlamlıları Kısaltmalar İlgili terimler proteinler, biyobozunur polimerler, biyomühendislik, biyomimetik, biyouyumluluk, biyouyumluluk... ... Ansiklopedik Nanoteknoloji Sözlüğü

Vadim Sergeevich Repin Doğum tarihi: 31 Temmuz 1936 (1936 07 31) (76 yaşında) Doğum yeri: SSCB Ülke ... Wikipedia

- (Latince plasenta, “kek”) tüm dişi plasentalı memelilerde, bazı keselilerde, çekiç kafalı balıklarda ve diğer canlı kıkırdaklı balıklarda, ayrıca canlı onikoforlarda ve diğer bazı hayvan gruplarında bulunan embriyonik bir organdır ve ... ... Vikipedi

En seçkinlerden bazılarını içerir güncel olaylarçeşitli alanlardaki başarılar ve yenilikler modern teknoloji. Yeni teknolojiler, alanda ilerici değişiklikleri temsil eden teknik yeniliklerdir... ... Vikipedi

Makalelersamfifilikbiyobozunur polimerlerbiyolojik membranbiyolojik motorlarbiyolojikyosensörbiyouyumlulukbiyouyumlu kaplamalarbisl... Ansiklopedik Nanoteknoloji Sözlüğü

Makaleler"iki yüzlü" parçacıklaraktüatörbakterioklorofilbiyolojik motorlarbiyolojik nananomalzemelerbiyosensörbiyouyumluluknanomalzemelere dayalı çift katmanlıvektörlerhidrojen bağı... Ansiklopedik Nanoteknoloji Sözlüğü

Makaleler "yumuşak" kimyabiyolojik membranbiyomimetikbiyomimetik nanomalzemelerbiyosensörbiyouyumlu kaplamalarçift katmanlı mühendislikhibrit malzemelerDNADNA mikroçipgen dağıtım kapağı... Ansiklopedik Nanoteknoloji Sözlüğü

Bu, konunun geliştirilmesine yönelik çalışmaları koordine etmek için oluşturulmuş makalelerden oluşan bir hizmet listesidir. Bu uyarı geçerli değildir... Vikipedi

Kitabın

• Doku mühendisliği, “Daha Derin Nefes Al” gösterisinin yaratıcı ekibi. Temel olarak yeni yaklaşım– hücre ve doku mühendisliği – moleküler ve hücresel biyoloji alanındaki en son başarıdır. Bu yaklaşım, sesli kitap oluşturmak için geniş fırsatlar yarattı.