استفاده از نانوالیاف برای تولید داربست‌های زیستی

به گزارش خبرگزاری صدا وسیما، در طول سال‌ها، محققان برای درک سیگنال‌های توپوگرافی که پاسخ‌های حساس مکانیکی سلول را ارتقا می‌دهند، تلاش زیادی کرده‌اند. ماتریکس خارج سلولی (ECM) یک ریزمحیط سلولی پیچیده است که رفتار سلولی را کنترل می‌کند. با این وجود، تنها چند کارکرد از این عوامل درک شده است و بیشتر آن‌ها مبهم باقی مانده است.

به تازگی مقاله‌ای در Advanced Sciences منتشر شده است که در آن روشی مناسب برای نشان دادن ساختار انحنادار شبکه ECM ارائه کرده است که انتقال مکانیکی سلول‌های بنیادی را تنظیم می‌کند. در این پروژه، یک شبکه نانوالیاف تقلیدکننده ECM با استفاده از فناوری الکتروریسی تهیه شده است.

نتایج نشان داد که نانوالیاف انحنا‌دار شکل‌گیری پل سلولی را به‌دلیل کشش اسکلت سلولی تقویت می‌کند. علاوه بر‌این، نیروی درون سلولی مبتنی بر میوزین II ایجاد شده توسط رشته‌های اکتومیوزین، سلول‌های اولیه را به سمت تمایز استخوانی متمایل می‌کند.

بنابراین، محققان درک بهتری از اثرات سیگنال‌های توپوگرافی بر رفتار سلول ارائه کردند و در نتیجه این پروژه به توسعه بیومواد جدید کمک می‌کند.

نانومواد، مانند نانوالیاف، بیشتر از طریق الکتروریسی ساخته می‌شوند. در این فرآیند، از یک میدان الکتریکی قوی برای تبدیل پلیمر‌های مبتنی بر محلول به الیاف پیوسته با ابعاد نانومتری استفاده می‌شود.

نانوالیاف مختلف از نظر خواص از جمله نسبت سطح به حجم و مورفولوژی متفاوت هستند. این ویژگی‌ها را می‌توان بر اساس پلیمر و کاربرد مورد نظر تغییر داد. پارامتر‌های الکتروریسی، پارامتر‌های محلول و ویژگی‌های محیطی بر خواص نانوالیاف تأثیر می‌گذارند.

سلول‌های بنیادی می‌توانند به انواع مختلف سلول تبدیل شوند و هر بافتی را در بدن بسازند. با این حال، تکثیر سلول‌های بنیادی چالش برانگیز است، که این موضوع کاربرد آن‌ها را برای طیف وسیع‌تری کار‌ها محدود می‌کند.

سلول‌های بنیادی و نانوالیاف الکتروریسی‌شده دو مزیت کلیدی دارند. اول، با تغییر ویژگی‌های شیمیایی نانوالیاف به منظور افزایش تعامل آن‌ها با سلول‌های بنیادی، آن‌ها می‌توانند به عنوان داربست‌های مفید برای حفظ سلول‌های بنیادی عمل کنند. دوم، سلول‌های بنیادی را می‌توان با استفاده از نانوالیاف به بافت‌ها یا اندام‌های خاصی برای مهندسی بافت و ترمیم زخم تحویل داد.

علی‌رغم گزارش‌های قبلی در مورد فناوری الکتروریسی برای ساخت مواد زیستی که از ECM را تقلید می‌کنند، تنها چند گزارش ساخت نانوالیاف منحنی را توصیف کرده‌اند. از سوی دیگر، مطالعات دیگری که الکتروریسی در دمای پایین انجام دادند، به جای توپولوژی نانوالیاف، بر تخلخل ماتریس متمرکز شده‌اند.

در این مطالعه، فناوری الکتروریسی برودتی برای ساخت نانوالیاف انحنادار تقلیدکننده ECM به‌عنوان ابزاری برای مطالعه پاسخ سلول در مواجهه با ساختار‌های منحنی مورد استفاده قرار گرفت. نکته جالب توجه است که نانوالیاف انحنادار بر رفتار سلول‌های بنیادی تأثیر گذاشته و ماهیت چسبندگی آن‌ها را در مقایسه با نانوالیاف مستقیم تغییر می‌دهد.