Biomateriallar bo'yicha kelajakdagi tadqiqotlar uchun qanday muhim yo'nalishlar mavjud?
Quyidagi uchta ajoyib texnologiya ufqdagi biomateriallar uchun yo'nalishlarni taklif qiladi:
Immunomodulyatsiya - bu immunitet reaktsiyasini kerakli darajaga moslashtirish. Immunomodulyatsiya qiluvchi biomateriallar 1-toifa diabet kabi keng tarqalgan surunkali kasalliklarga qarshi kurashishga yordam beradi, bunda tananing himoyasi oshqozon osti bezidagi insulin ishlab chiqaradigan hujayralarni yo'q qiladi. Yaqinda tadqiqotchilar semiz bo'lmagan diabetga chalingan sichqonlarda 1-toifa diabetga qarshi in'ektsion, sintetik biomaterialni ishlab chiqdilar - bu kasallikning oqibatlarini nazorat qilishda yordam beradigan biologik parchalanadigan platformani ishlab chiqishda muhim qadamdir.
In'ektsion biomateriallar tibbiyot, genetik materiallar va oqsillar kabi terapevtik vositalarni etkazib berish uchun tobora ko'proq foydalanilmoqda. Ular immunitet tizimi tomonidan qabul qilinishidan qochib, maqsadli etkazib berish orqali turli xil sharoitlarni davolash imkoniyatini taklif qiladi. Hozirgi vaqtda sintetik va tabiiy ravishda olingan in'ektsion biomateriallar yordamida olib borilayotgan tadqiqotlar bir kun kelib suyak nuqsonlari, saraton va yurak xurujlarini davolash uchun ishlatilishi mumkin.
Supramolekulyar biomateriallar - molekulalarning o'z-o'zidan qila oladigan chegaralaridan oshib ketadigan molekulalar majmuasi - sezish va javob berish potentsialiga ega, bu ularni jarohatlar yoki kasalliklarni davolash uchun ideal materiallarga aylantiradi. Tadqiqotchilar fiziologik signallarga javoban yoqilishi yoki o'chirilishi mumkin bo'lgan yoki tabiiy biologik signalizatsiyani taqlid qiluvchi supramolekulyar biomateriallarni ishlab chiqishni o'rganmoqda.
To'qimalar muhandisligining maqsadi shikastlangan to'qimalarni turli usullar bilan tiklash va tiklashdir. Biomateriallar biologik tizimlar bilan o'zaro ta'sir qiluvchi har qanday material, konstruktsiya yoki sirt sifatida aniqlanadi. U tabiiy manbalardan olinishi yoki to'qimalarni qisman yoki to'liq almashtirish uchun ishlatiladigan sintetik tarzda tayyorlanishi mumkin. Kelib chiqishidan qat'i nazar, ular immunitet reaktsiyasini qo'zg'atmaslik uchun biomoslashuvchan bo'lishi kerak, bundan tashqari ular xost to'qimalariga xavfsiz tarzda qo'shilishi uchun sterilizatsiya qilinadi, o'z funktsiyalarini bajargandan so'ng to'qimalardan yo'qolib ketadigan biologik parchalanadi va to'qimalarning reaktsiyalarini rag'batlantirish uchun bioaktiv bo'lishi kerak (1-rasm). [36, 37]. Tabiiy polimerlar (xitozan, jelatin, kollagen, tsellyuloza, alginatlar va boshqalar) sintetiklardan (polilaktid-ko-glikolid (PLGA), polikaprolakton (PCL), polilaktik kislota (PLA), fibronektin, poliuretan va boshqalar) ko'proq afzallik beriladi. chunki ular yuqori biologik moslik, mukammal biologik parchalanish va minimal toksiklikka ega [38]. Bundan tashqari, o'zgaruvchanlik, axloqiy va ekologik muammolar bilan bog'liq katta tashvishlar tufayli o'simlikdan olingan biomateriallar hayvonlardan olingan biomateriallarni almashtirish uchun keng o'rganilgan, shuningdek, hayvonlardan olingan mahsulotlar yuqori narxga ega va ko'proq ekstraktsiya va tozalash jarayonlarini talab qiladi [39].
Tabiiy biomateriallar
Alginatlar Alginat - jigarrang alglardan olingan tabiiy polisakkarid. U turli nisbatlarda b-1,4 bog'langan D-mannuron kislotasi va L-guluron kislotasining takroriy birliklaridan iborat. D-mannuron kislotasi qoldiqlarining yuqori foizi alginatning yopishqoqligini pasaytiradi va organizmga yuborilganda immunogen reaktsiyalarni rag'batlantiradi [40, 41]. Shunga qaramay, L-guluron kislotasi qoldiqlarining yuqori miqdori ikki valentli kationlar (masalan, Ca2+) bilan ionli o'zaro bog'lanish orqali gidrogel hosil qilish imkoniyatini oshiradi. O'zaro bog'lanish har bir Ca2 + ionining ikkita qarama-qarshi L-guluron kislotasi bloklari bilan o'zaro ta'siri orqali sodir bo'lib, "tuxum qutisi" konformatsiyasi sifatida aniqlangan o'zaro bog'langan tarmoqni hosil qiladi [42-45]. Alginat FDA [46] tomonidan ajoyib xususiyatlarga ega umumiy hisoblangan xavfsiz (GRAS) moddalar ro'yxatiga kiritilgan. Biologik parchalanishi, biologik mosligi, gidrofilligi, arzonligi va elastikligi tufayli u to'qima muhandisligi uchun mukammal biomaterial hisoblanadi [47-49].
Alginatlar nam muhitni ta'minlaydi va bakterial infektsiyalarni kamaytiradi, shuning uchun ular yaralarni davolashda bemorlar tomonidan yuqori darajada qabul qilinadi. Ular yarani davolash jarayonini tezlashtirishga yordam beradigan o'ziga xos sitokinlarning chiqarilishiga yordam beradi [50, 51]. Bundan tashqari, ular qayta epitelizatsiya va granulyatsiya to'qimalarining shakllanishini kuchaytiradi, bu esa yaraning bitishini ta'minlaydi [52]. Adabiyotlar yarani davolash uchun qo'llaniladigan turli xil dozalash shakllarini shakllantirishda alginatlardan foydalanishning foydali ta'sirini ta'kidlaydigan bir nechta tadqiqotlarni o'z ichiga oladi. Bunday dozalash shakllari orasida gidrogellar [53], gubkalar [54], membranalar [55], nanotolalar [56], ko'piklar [57] va plyonkalar [58] mavjud. Xuddi shu kontekstda Ma va boshqalar. Ce3 + ionlarining antibakterial ta'siridan tashqari, karboksimetil xitozan va natriy alginatning yarani davolovchi ta'sirini birlashtirib, yarani bog'lab qo'ygan. Karboksimetil xitosan va natriy alginatning gibrid sferalari elektrostatik püskürtme texnikasidan foydalangan holda Ce3+ bilan o'zaro bog'lanish orqali ishlab chiqilgan. Ce3+ bilan o'zaro bog'lanish o'zaro bog'lanmagan natriy alginat tomchilari bilan solishtirganda kiyinishning barqarorligini oshirdi, bu erda 12 soatgacha asta-sekin shishib, natriy alginat tomchilari esa 1 soat ichida butunlay parchalanib ketdi. Sichqoncha fibroblastlarida (L929 hujayra liniyasi) hujayra hayotiyligini o'rganish yaxshi biologik muvofiqlikni ko'rsatdi. O'zaro bog'langan sharlar Staphylococcus aureus va Escherichia coli ga aniq inhibitiv ta'sir ko'rsatdi, chunki Ce3+ ning chiqarilishi tufayli yarani davolash jarayonida bakteriyalarning ko'payishi yaraning kechikishining asosiy sababi hisoblanadi. Kunming sichqonlari ustida olib borilgan in vivo tadqiqot shuni ko'rsatdiki, o'zaro bog'langan sharlar 10 kun ichida yarani to'liq davolashni osonlashtirdi .
Yaqinda o'tkazilgan tadqiqot suyak to'qimasini muhandislik qilish uchun alginat va gidroksiapatit aralashmasidan tashkil topgan uch o'lchovli (3D) bosilgan aerojel iskalalarini tayyorlashga muvaffaq bo'ldi. Hujayra hayotiyligi foizi sichqon embrioni fibroblasti (BALB/c3 T3) hujayralari yordamida hujayralarni aerojel bilan 24 va 48 soat inkubatsiyadan so'ng, hujayralarni muhit bilan ijobiy nazorat qilishiga qarshi baholandi. Hujayra hayotiyligi natijalari deyarli 100% yashovchanligini ko'rsatdi, bu tayyorlangan iskalalarning sitotoksikligini ko'rsatdi. Shakllangan iskala yuqori g'ovaklikka ega bo'lib, 13 kunlik inkubatsiyadan keyin hujayra proliferatsiyasi bilan birga hujayra yopishqoqligini kuchaytirdi .
|
