خواص و روش‌های ساخت داربست برای استفاده در مهندسی بافت
الموضوعات :محمد رسولی 1 , سهیلا کاشانیان 2
1 - دانشگاه رازی (دوره روزانه)
2 - دانشگاه رازی
الکلمات المفتاحية: مهندسی بافت , داربست , سلول های بنیادی , نانو فناوري,
ملخص المقالة :
مهندسی بافت علمی است که از ترکیب داربست، سلول و مولکول‌های زیستی فعال برای ساخت بافتی با هدف بازسازی یا حفظ عملکرد و بهبود بافت آسیب‌دیده یا حتی اندامی در آزمایشگاه استفاده می‌کند. پوست و غضروف مصنوعی ازجمله بافت‌های مهندسی‌شده‌ای هستند که سازمان غذا و داروی آمریکا (FDA) آن‌ها را برای استفاده بالینی تأیید کرده است. دقت در طراحی و ساخت داربست با خواص ایده‌آل مانند زیست‌سازگاری، زیست‌تخریب‌پذیری، ویژگی‌های مکانیکی و سطحی برای کاربرد در مهندسی بافت بسیار مهم است. علاوه بر این، این روش‌ها باید بتوانند داربست‌های ساخته‌شده را از حالت بالقوه به کاربردهای بالفعل ترجمه کنند. فناوری‌های ساخت متعددی برای طراحی داربست‌های سه‌‌بعدی ایده‌آل با ساختارهای نانو و میکرو کنترل‌شده برای دستیابی به پاسخ زیستی نهایی استفاده شده‌اند. این بررسی برنامه‌های کاربردی و پارامترهای ایده‌آل (زیستی، مکانیکی و زیست‌تخریب‌پذیری) داربست‌ها را برای مهندسی‌های مختلف زیست‌پزشکی و بافت برجسته می‌کند. این بررسی به‌طور مفصل در مورد روش‌های مختلف طراحی توسعه‌یافته و استفاده‌شده برای طراحی ساخت داربست‌ها بحث می‌کند در این روش‌ها شامل ریخته‌گری با حلال/ حلال شویی (Leaching) ذرات، خشک کردن انجمادی، جداسازی فاز ناشی از حرارت (TIPS)، کف گازی (GF)، فوم پودری، سل-ژل، ریسندگی الکتریکی، سنگ نگاری فضايی (SLA)، مدل‌سازی رسوب ذوب‌شده (FDM)، تف‌جوشی لیزری انتخابی (SLS)، روش جت حامل، چاپ جوهرافشان، چاپ زیستی به کمک لیزر، نوشتن سلولی مستقیم و تولید افزودنی مبتنی بر فلز با تمرکز بر مزایا، محدودیت‌ها و کاربرد آن‌ها در مهندسی بافت مورد بررسی قرار می‌گيرد.
1. Jayabalan M., Studies on Poly (Propylene Fumarate-Co-Caprolactone Diol), International Journal of Biomaterials, 12, 20-28, 2009.
2. Rahmani Del Bakhshayesh A., Annabi N., Khalilov R., Akbarzadeh N., Samiei M., Recent Advances on Scaffold, Cell Nanomed. Biotechnol, 64, 691-705, 2018.
3. Lange R., "D.A. Tirrell Designing Materials for Biology and Medicine, Nature, 24, 487-492, 2004.
4. Knight R., Wilcox H., Korossis S., Fisher J., Ingham E., The Use of Acellular Matrices for the Tissue Engineering of Cardiac Valves, Proc. IME H J. Med, 222, 1, 129-143, 2008.
5. Norouzi N., Soleimani M., Shabani I., Atyabi F., Ahvaz H., Rashidi A. , Protein Encapsulated in Electrospun Nanofibrous Scaffolds for Tissue Engineering, Polym. Int, 62, 1250-1256, 2013.
6. Wang F., Wang M., She Z., Fan K., Xu C., Chu B., Chen C., Shi S., Tan R., Collagen/Chitosan Based Two-Compartment and Bi-Functional Dermal Scaffolds for Skin, Mater. Sci. Eng. C, 52, 155-162, 2015.
7. Zhong S.P., Zhang Y.Z., Lim C.T., Tissue Scaffolds for Skin Wound Healing and Dermal Reconstruction, Wiley Interdiscipl. Rev.: Nanomed. Nanobiotechnol, 2, 210-525, 2010.
8. Nosrati H., Aramideh Kh., Nosrati R., Khodaei A., Banitalebi-Dehkordi M ., Nano Composite Scaffolds for Accelerating Chronic Wound Healing by Enhancing Angiogenesis, J. Nanobiotechnol, 19, 1-21, 2021.
9. Negut I., Dorcioman G., Grumezescu V., Scaffolds for Wound Healing Applications, Polymers, 20, 9-12, 2020.
10. Jana S., Tefft B., Spoon J ., Simari D.B., Scaffolds for Tissue Engineering of Cardiac Valves, Acta Biomater, 10, 2877-2893, 2014.
11. Jana S., Tefft B.J., Spoon D.B., Simari R.D., "Scaffolds for Tissue Engineering of Cardiac Valves, Acta Biomater, 11, 2877-2893, 2018.
12.Eltom A., Zhong G., Muhammad A., Scaffold Techniques and Designs in Tissue Engineering Functions and Purposes: A Review, Advances in Materials Science and Engineering, 2, 25-36, 2020.
13. Eltom A., Zhong G., Muhammad A., Scaffold Techniques and Designs in Tissue Engineering Functions and Purposes, Advances in Materials Science and Engineering, 25, 120-131, 2019.
14. Sultana N., Mechanical and Biological Properties of Scaffold Materials, In Functional 3D Tissue Eng. Scaffolds, 12, 1-21, 2021.
15. Sultana N ., Mechanical and Biological Properties of Tissue Materials, In Functional 3D Tissue Eng. Scaffolds, Prairie View A&M University, USA, 1-21, 2018.
16. Yang Y.L., Kaufman L. J., Motte S., Pore Size Variable Type I Collagen Gels and Their Interaction With Glioma Cells, Biomaterials, 21, 5676-5688, 2010.
17. Brown B.N., Valentin J.E., Stewart-Akers A.M., McCabe G.P., Badylak S.F., Macrophage Phenotype and Remodeling Outcomes in Response to Biologic Scaffolds With and Without a Cellular Component, Biomaterials, 30, 1482-1491, 2017.
18. Siritientong T., Srichana T., Aramwit P., The Effect of Sterilization Methods on the Physical Properties of Silk Sericin Scaffolds, AAPS PharmSciTech, 12, 771-781, 2017.
19. Horakova J., Klicova M., Erben J., Klapstova A., Novotny V., Behalek L., Impact of Various Sterilization and Disinfection Techniques on Electrospun Poly-ε-Caprolactone, ACS Omega, 5, 8885-8892, 2020
20. Łopianiak I., Butruk-Raszeja B.A., Evaluation of Sterilization/Disinfection Methods of Fibrous Polyurethane Scaffolds Designed for Tissue Engineering Applications, Int J. Mol. Sci, 21, 80-92, 2020.
21. Toth J.M., Anab H.S., Lim T.H., Ran Y., Weiss N.G., Lundberg W.R., Xu R.M., Lynch K.L., "Evaluation of Porous Biphasic Calcium Phosphate Ceramics for Anterior Cervical Interbody Fusion in a Caprine Model,. Spine, 20, 2203-2210, 2013.
22. Ribas R.G.,Schatkoski V.M., Do Amaral Montanheiro T.L., De Menezes B.R., Stegemann C., Leite D.M., Thim G.P., Current Advances in Bone Tissue Engineering Concerning Ceramic and Bioglass Scaffolds: A Review, Ceram. Int, 17, 21051-21061, 2019.
23. Nikolova M.P., Chavali M.S., Recent Advances in Biomaterials for 3D Scaffolds: A Review, Bioact. Mater, 4, 271-292, 2019.
24. Asadi N., Del Bakhshayesh A.R., Davaran S., Akbarzadeh A., Common Biocompatible Polymeric Materials for Tissue Engineering and Regenerative Medicine, Mater. Chem. Phys, 24, 12-28, 2020.
25. Yoon D.M., Fisher J.P., Natural and Synthetic Polymeric Scaffolds, Biomedical Materials, Springer Cham, Switzerland, 257-283, 2021.
26. Ghassemi T., Shahroodi A., Ebrahimzadeh M.H., Mousavian A., Movaffagh J., Moradi A., "Current Concepts in Scaffolding for Bone Tissue Engineering, Arch. Bone Joint Surg, 2, 20-32, 2018.
27. Soundarya S.P., Menon A.H., Chandran S.V., Selvamurugan N., Bone Tissue Engineering: Scaffold Preparation Using Chitosan and Other Biomaterials With Different Design and Fabrication Techniques, J. Biol. Macromol, 119, 1228-1239, 2018.
28. Tonda-Turo C., Boffito M., Cassino C., Gentile P., Ciardelli G., Biomimetic Polyurethane–Based Fibrous Scaffolds, Mater. Lett, 16, 9-12, 2016.
29. Asadi N., Alizadeh E., Salehi R., Khalandi B., Davaran S., Akbarzadeh A., Nano Composite Hydrogels for Cartilage Tissue Engineering: A Review, Artif. Cell Nanomed. Biotechnol, 46, 465-471, 2020.
30. Matsuda S., Taniguchi N., Fujibayashi S., Takemoto M., Sasaki K., Otsuki B., Nakamura T., Matsushita T., Kokubo T., Effect of Pore Size on Bone Ingrowth Into Porous Titanium Implants Fabricated by Additive Manufacturing: An In-vivo Experiment., Mater. Sci. Eng. C, 59, 690-701, 2016.
31. Raucci M.G., Guarino V., Ambrosio L., Hybrid Composite Scaffolds Prepared by Sol–Gel Method for Bone Regeneration, Compos. Sci. Technol, 70, 1861-1868, 2017.
32. Yao H., Wang J., Mi S., Photo Processing for Biomedical Hydrogels Design and Functionality: A Review, Polymers, 10, 25-35, 2017.
33. Akriti S., Jugal T., Punuri B., Babu J., Various Manufacturing Methods and Ideal Properties of Scaffolds for Tissue, Smart Materials in Manufacturing, 2, 22-32, 2023.
34. Eldesouky I., Harrysson O., West H., Elhofy H., Electron Beam Melted Scaffolds for Orthopedic Applications, Addit. Manuf, 17, 169-175, 2019.
35. Xie Y., Sutrisno L., Yoshitomi T., Kawazoe N., Yang Y., Chen G., Three Dimensional Culture and Chondrogenic Differentiation of Mesenchymal Stem Cells in Interconnected Collagen Scaffolds, Biomed. Mater, 17, 34-43, 2022.
36. Langer R., Tirrell D.A., Designing Materials for Biology and Medicine, Nature, 24, 487-492, 2015.
37. Behravesh E., Mikos A.G., Three-Dimensional Culture of Differentiating Marrow Stromal Osteoblasts in Biomimetic Poly (Propylene Fumarate-co-Ethylene Glycol), J. Biomed. Mater, 22, 698-706, 2018.
38. Clements I.P., Kim Y.T., English A.W., Lu X., Chung A., Bellamkonda R.V., Thin Film Enhanced Nerve Guidance Channels for Peripheral Nerve Repair, Biomaterials, 23, 3834-3846, 2019.
39. Mousa M., Evans N.D., Oreffo R.C., Dawson J., Clay Nanoparticles for Regenerative Medicine and Biomaterial Design: A Review of Clay Bioactivity, Biomaterials, 2, 25-36, 2017.
40. Yadav V., Roy S., Singh P., Khan Z., Jaiswal A., 2D MoS2 - Based Nano Materials for Therapeutic, Bioimaging, and Biosensing Applications, Small, 21, 27-40, 2019.
41. Yang J., Yang YW., Metal-Organic Frameworks for Biomedical Applications, Small, 12, 21-36, 2020.
