Ұлпалар инженериясы

Жоспар

Ұлпалар инженериясы

Ұлпалар инженериясын бионанотехнологияда қолдану

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі

Ұлпалар инженериясы

Ұлпалық инженерия (ағылш. tissue engineering)-тіндердің қызметін қалпына келтіру немесе жақсарту үшін биологиялық орынбасарларды құру кезінде қалыпты және патологиялық өзгерген тіндерде фундаменталды құрылымдық-функционалдық өзара әрекеттесуді пайдаланатын имплантацияланатын тіндер мен ағзаларды құру тәсілі. Ол жасушалардан (жасушалық сызықтардан), БИОС сыйысатын материалдан және қосалқы заттардан тұрады және жасушалық сызықтан (жасушалық сызықтардан) және БИОС сыйысатын материалдан тұратын кез келген биомедициналық жасушалық өнімді білдіреді.

Ұлпа инженерлік құрылымдар ұлпалардың жұмыс істеуін қалпына келтіру немесе жақсарту үшін биологиялық орынбасарларды құру кезінде пайдаланылады. Конструкцияның компоненті ретінде жасушалар әртүрлі көздерден алынуы мүмкін және аз дифференцияланған жасушалардан жоғары дифференцияланған мамандандырылған жасушаларға дейін саралаудың әртүрлі сатыларында болуы мүмкін. Дайындалған матрикс жасушаларының қоныстануы заманауи биомедицинаның өзекті мәселесі болып табылады. Бұл ретте матрикс бетінің қасиеттері жасушалардың отарлануына, оның ішінде жасушалардың бекітілуіне және матрикс бойынша олардың пролиферациясына әсер етеді

Қазіргі уақытта тінге белгілі инженерлік құрылымдарды алу тәсілдері жасушалардың суспензиясын дайындауды және осы суспензияны био-ға үйлесімді материалға монотаспензиялық дақылдарды кезең-кезеңмен тұндыру арқылы және материалдың барлық көлемі бойынша жасушалардың енуіне жеткілікті ұзақ уақыт бойы ерітіндіге материалды орналастыру, сондай-ақ 3D-биопечатты пайдалану арқылы физикалық жағуды пайдаланады. Уретра, қуық, өт ағысы, кеңірдек сияқты қуыс ішкі ағзалардың тканеинженерлік эквиваленттерін қалыптастырудың әртүрлі тәсілдері ұсынылады.

Инертті материалдардан жасалған кәдімгі имплантаттар зақымдалған тіндердің физикалық және механикалық кемшіліктерін ғана жоя алады. Маталық инженерияның мақсаты биологиялық (метаболикалық) функцияларды қалпына келтіру, яғни матаны синтетикалық материалмен алмастыру оңай емес, регенерациялау болып табылады.

Ұлпалық инженер имплантатын (графт) құру бірнеше кезеңнен тұрады:

• жеке немесе донорлық жасушалық материалды іріктеу және өсіру;
• БИОС сыйысатын материалдар негізінде жасушалар (матрица) үшін арнайы тасымалдаушыны әзірлеу;
• өсірудің арнайы жағдайлары бар биореакторда жасушалардың матрицасына жасушалар дақылдарын жағу және жасушалардың көбеюі;
• зақымданған орган аймағына графтты тікелей енгізу немесе қанмен жақсы жабдықталған аймаққа алдын ала орналастыру, дозалау және графт ішінде микроциркуляцияны қалыптастыру үшін (префабрикация).

Ұшу материалы регенерацияланатын тіндердің жасушаларымен немесе діңдік жасушалармен ұсынылуы мүмкін. Графт матрицаларын жасау үшін биологиялық инертті синтетикалық материалдар, табиғи полимерлер негізіндегі материалдар (хитозан, альгинат, коллаген), сондай-ақ биокомпозитті материалдар қолданылады. Мысалы, сүйек тінінің эквиваленттері сүйек кемігінің дің жасушаларын, кіндік қанын немесе май тіндерін бағыттап саралау жолымен алынады. Содан кейін алынған остеобласттар (оның өсуіне жауап беретін жас сүйек жасушалары) олардың бөлінуін қолдайтын әртүрлі материалдарға — донорлық сүйек, коллаген матрицалары, кеуекті гидроксиапатит және т.б. донорлық немесе жеке тері жасушалары бар терінің тірі баламаларын қазіргі уақытта АҚШ-та, Ресейде, Италияда кеңінен қолданылады. Бұл құрылымдар кең күйік беттерінің жазылуын жақсартуға мүмкіндік береді. Графттарды әзірлеу кардиологияда да жүргізіледі (жүректің жасанды клапандары, ірі қан тамырлары мен капиллярлы желілерді қайта құру); тыныс алу органдарын (көмей, кеңірдек және бронх), жіңішке ішек, бауыр, несеп бөлу жүйесі мүшелерін, ішкі секреция бездерін және нейрондарды қалпына келтіру үшін. Тіндік инженериядағы металдардың нанобөлшектері әртүрлі бағыттағы магниттік өрістерге әсер ету арқылы жасушалардың өсуін бақылау үшін пайдаланылады. Мысалы, бауыр құрылымының аналогтарын ғана емес, көз торының элементтері сияқты күрделі құрылымдарды да жасау мүмкін болды. Сондай-ақ электронды-сәулелі литография (electron beam lithography, EBL) әдісінің көмегімен жасалған нанокомпозитті материалдар сүйек имплантанттарын тиімді қалыптастыру үшін матрицалардың бетінің наноөлшемді кедір-бұдырлығын қамтамасыз етеді. Жасанды тіндер мен ағзаларды құру донорлық ағзалардың көп бөлігін трансплантациялаудан бас тартуға мүмкіндік береді, пациенттердің өмір сүру сапасы мен өмір сүруін жақсартады.