بررسی مقابله ای داربست های کامپوزیت بیوپلیمری طبیعی و مصنوعی
مهندسی نساجی (ET) و پزشکی بازسازی اطلاعات و فناوری از حوزه های مختلف را برای بازسازی/ جایگزینی بافت ها و اندام های آسیب دیده در درمان های پزشکی ادغام می کند. به همین منظور، داربست ها بعنوان بردارهای تحویل یا بعنوان سیستم های سلولی برای داروها و سلول ها عمل می کنند. با این حال، مواد سلولی قادر به کلونیزه سلول های میزبان کلونیزه هستند تا الزامات بازسازی و ترمیم را برآورده کنند. این فرایند چند مرحله ای است و نیاز به توسعه اجزای مختلف در ایجاد بافت یا اندام جدید مورد نظر دارد. در چنین استراتژی از علم TE، بیومتریال نقش مهمی ایفا می کنند. با استفاده از بیوپلیمرها بعنوان بیومتریال، بایستی محیط سلولی و برهمکنش های مورد نیاز در انتخاب پلیمر برای کاربردهای خاص دقت کرد. به همین دلیل، مواد داربست می تواند منشاء طبیعی یا مصنوعی، تجزیه پذیر یا غیرقابل تجزیه داشته باشد. در اینجا، به بررسی انواع پلیمرهای طبیعی و مصنوعی، داربست های کامپوزیتی احتمالی آنها با خواص فیزیکوشیمیایی من جمله زیست سازگاری، زیست تخریب پذیری، مورفولوژی، استحکام مکانیکی، اندازه منافذ و تخلخل پرداخته شده است. از طرفی، تکنیک های ساخت داربست و چند بیوپلیمر تجاری نیز در جداول ارائه شده اند.
مهندسی بافت (TE) به ساخت بافت های مصنوعی در شرایط آزمایشگاهی و اصلاح رشد و عملکرد سلولی از طریق کاشت سلول های مناسب جدا شده از بافت های اهدا کننده برای تولید مواد داربست زیست سازگار در داخل بدن است. این رویکرد بر عدم تعادل حیاتی بین تعداد بی شماری از بیماران متمرکز است که در مرحله نهایی بیماری شان منتظر پیوند عضو هستند و تعداد اهدا کنندگان نیز کمتر است. TE و پزشکی بازسازی اطلاعات و فناوری در زمینه های مختلف مانند ژنتیک، مهندسی، داروسازی، پزشکی، شیمی و علم مواد را برای درمان، بازسازی یا جایگزینی بافت ها و اندام های آسیب دیده ادغام می کند. ابن امر به دلیل بهبود مداوم در بیومواد و ضرورت استفاده از داربست ها، مولکول ها و سلول ها نویدبخش توسعه پایدار است که از لحاظ بیولوژیکی در بافت های عملکردی فعال هستند. همانطور که در WHO نیز گفته شده است، هدف نهایی از این روند، ایجاد یک ساختار عملکردی برای ترمیم، حفظ یا بهبود بافت ها یا کل اندام آسیب دیده و پیاده سازی "یک زندگی بهبود یافتۀ با کیفیت پایدار همراه با سلامت (QOL)" است. در این زمینه، از دو رویکرد اولیه برای ساخت بافت های مهندسی شده استفاده می شود. اول، از داربست بعنوان یک سیستم پشتیبان سلولی برای بذر سلولی در شرایط آزمایشگاهی استفاده می شود و سلول های بیشتری در ایجاد ماتریس به ساختن پایۀ بافتی برای پیوند تحریک می شوند. دوم، ضرورت استفاده از داربست بعنوان ابزار انتقال دارو یا عامل رشد است. این رویکرد داربست را با فاکتورهای رشد ترکیب می کند و سلول های ایمپلنت بدن در اطراف ماتریس ها در محل داربست ها به کار گرفته می شوند تا بافت نئو را تشکیل دهند. این دو روش سد راه هم نمی شوند و به راحتی می توان آنها را ترکیب کرد. با توجه به خواص منحصر به فرد آنها، TE اغلب در درمان های پزشکی ایده آل کاربرد دارد. این فرایند چند مرحله ای است و به توسعه اجزای مختلف برای ایجاد بافت ها یا اندام های جدید نیاز دارد. در چندین راهکار فعلی، بیومتریال نقش کلیدی بر عهده دارند. توسعه اخیر TE شامل تهیه بیومتریال جدید می شود که می تواند محیط و مشخصه های محیطی را فراهم کند.
در حال حاضر، به فناوری های پیشرفته ای در زمینه ساخت بیومتریال (طبیعی یا مصنوعی) در طراحی داربست هایی که از تشکیل بافت های پیچیده سه بعدی پشتیبانی می کنند به راحتی می توان دسترسی داشت؛ اگرچه بسیاری از آنها دارای شبکه های عروقی هستند که با همتایان کاشت شدۀ خود در داخل بدن مطابقت دارند. طراحی و ساخت داربست به حوزه های تحقیقاتی مهمی در مورد بیومتریال در TE و پزشکی تبدیل شده است. در دو دهه گذشته، اقدامات بسیاری برای بهبود مواد داربست ها در TE انجام شده است. برای ساخت بافت نئو در شرایط آزمایشگاهی و همچنین در مرحله اول پس از کاشت، این داربست ها پشتیبانی مکانیکی را فراهم کرده و رشد سلولی را نیز تحریک می کنند. تا به امروز، بسیاری از مواد با منشاء مصنوعی همچون پلیمرهایی مانند پلی هیدروکسی استرهای آلفا من جمله پلی کاپرولاکتون (PCL)، پلی گلیکولیک اسید (PGA)، پلی لاکتیک اسید (PLA) و پلی گلیکول اسید کوپلیمری شان (PLGA)؛ پلی اترهای حاوی پلی اتیلن اکسید (PEO)، پلی اتیلن گلیکول (PEG)، پلی وینیل الکل (PVA) و پلی یورتان (PU) برای ساخت داربست های زیست تخریب پذیر استفاده شده اند. علاوه براین، بیومتریال طبیعی مانند پلی پپتیدها و پلی ساکاریدها نیز مورد مطالعه قرار می گیرند. کامپوزیت ها یا اختلاط این پلیمرهای طبیعی و مصنوعی می تواند نشان دهندۀ خواص فیزیکوشیمیایی و بیولوژیکی مختلفی باشد. کامپوزیت های پلیمری، چه طبیعی و چه مصنوعی، کاربردهای مهمی در حوزه های مختلف دارند. کامپوزیت پلیمری یک ماده جامد چندفازی است که در آن یک فاز از یک، دو یا سه بُعد در ماتریس های پلیمری مختلف تشکیل شده است. در اینجا، پلیمرهایی (طبیعی و مصنوعی) را مورد بررسی قرار می دهیم که هم بعنوان ماتریس و هم مواد تقویت کننده در کامپوزیت استفاده می شوند. علاوه براین، مواد داربست ها را از لحاظ مکانیکی، ترکیب شیمیایی و مکانیسم های زیست تخریب پذیری بررسی کرده ایم.
در کاربردهای زیست پزشکی، داربست ها را می توان از مهندسی بافت تا دارورسانی کنترل شده و تعدیل ایمنی مورد استفاده قرار داد و به همین منظور، بیومتریال به ابزاری ضروری بعنوان یک ماده داربست تبدیل شده است. مواد به کار رفته در ساخت داربست بایستی دارای برخی معیارها مانند عملکرد زیستی و شیمی بالقوه برای شناخت زیست مولکولی توسط سلول ها در تکثیر، چسبندگی سلولی و فعال سازی باشند. بایستی برای اطمینان از عملکردهای ساختاری اساسی و سرعت تشکیل بافت های جدید، خواص مکانیکی داربست ها و سینتیک تجزیه در مواد به کار رفته، به ویژه با کاربرد در علم TE، را بررسی کرد. خواص هندسی نیز شامل سطح در معرض قرار گرفته، اندازه منافذ و تخلخل، اثر توزیع منافذ بر سرعت نفوذ سلولی در حجم داربست و معماری ECM تشکیل شده می شوند. اثربخشی نهایی فرایند بازسازی نقش عمده ای در داربست ها بازی می کند. بسیاری از پلیمرهای زیست تخریب پذیر با منشاء طبیعی و مصنوعی برای استفاده بعنوان بیومتریال استفاده شده اند و بررسی دقیق محیط سلولی و برهمکنش ها در انتخاب پلیمر ضرورت دارد. علیرغم مزایا و معایب مواد، پیشنهاد می شود که هیچ ماده ای از تمام خواص منحصر به فرد برای جایگزینی بافت برخوردار نباشد. اما داربست ساخته شده از کامپوزیت حاوی بیوپلیمرهای طبیعی و مصنوعی می تواند به تولید جایگزین های بافتی اجازه دهد تا تمام الزامات بالینی همچون اندازه و نوع زخم، سن بیمار و روش آماده سازی فعلی را برآورده کند. علاوه براین، طراحی داربست برای مهندسی بافت (TE) شامل چندین مشخصه است؛ بسیاری از آنها پویا هستند و هنوز به خوبی کشف نشده اند. از طرفی، از آنجایی که این داربست ها هم به صورت توده ای و هم به صورت زیست سازگار تجزیه می شوند، باید از خواص مکانیکی کافی برای ایجاد محیط تنش برای بافت های جدید برخوردار باشند. در نهایت، می توان گفت که برای فرهم نمودن امکان ورود سلول ها و مواد مغذی، داربست ها بایستی متخلخل و نفوذپذیر باشند تا بتوان به ساختار سطحی و مواد شیمیایی مورد نیاز برای اتصال سلولی دست یافت.
