مهندسی سلولی و ریزسامانه‌های سیالاتی زیستی

 | تاریخ ارسال: 1398/9/13 | 


معرفی آزمایشگاه:

این آزمایشگاه متشکل از دو بخش شیمیایی و کشت سلول است و تجهیزات آزمایشگاه شیمیایی و کشت سلول را دارا می­باشد. پژوهش­های تعریف شده در آن روی ساخت داربست­های مهندسی بافت، طراحی سامانه­های رهایش دارو، مدلسازی­های زیستی و توسعه ریزسامانه­های سیالاتی زیستی متمرکز است. به علاوه، مطالعات مختلفی روی رده­های سلولی گوناگون از جمله سلول­های بنیادی و بررسی اثر سیگنال­های متفاوت روی رفتار آن­ها در این آزمایشگاه صورت می­پذیرد.
ریزتراشه­های سیالاتی زیستی از جمله موضوعات نوین در عرصه مهندسی پزشکی به شمار می­رود که برای ساخت سامانه­های رهایش دارو، حسگرهای زیستی، بررسی رفتارهای سلولی و کاربردهای مهندسی بافت مورد استفاده قرار می­گیرد. کوچک شدن سایز تجهیزات عملکرد منحصر به فردی به آن­ها می­دهد. مثلاً در میکروالکترونیک، ترانزیستور یک واحد کوچک است که عملکرد آن به خاطر کوچک بودن بهبود بخشیده شده است. برای قطعات میکروالکترومکانیکی، مثل یک شتاب دهنده در کیسه هوا یا واشر مایع، هرچه سایز قطعه کوچکتر باشد سریعتر واکنش نشان می­دهد، انرژی کمتری برای فعالیت احتیاج دارد و حساسیت کمتری نسبت به لرزش­های محیطی بروز می­دهد. در زیست­شناسی، سلول­ها مثالی از این واحدهای کوچک هستند. سلول­ها به شدت نسبت به محیط اطراف حساس هستند و به هرگونه تغییرات محیطی پاسخ می­دهند. به همین دلیل روش­هایی که امکان کنترل ریزمحیط اطراف سلول و یا مطالعه­ی دقیق آن را فراهم کنند بسیار مورد توجه محققان علم زیست­شناسی سلولی قرار گرفته است. از ریاضیات، فیزیک و دانش کامپیوتری برای درک و مدل کردن پاسخ سلول­ها به محرک­ها و چگونگی تنظیم عملکرد سلول به آن محرک خاص استفاده می­شود. در حوزه­ی مهندسی پزشکی، نوع جدیدی از تجهیزات آزمایشگاهی به نام آزمایشگاه­-روی-تراشه، به وجود آمده است. ظهور آزمایشگاه-روی-تراشه به کاهش هزینه­های تجزیه و تحلیل در آزمایش­های پزشکی کمک می­کند. آزمایشگاه-روی-تراشه که به آن ریزسامانه سیالاتی نیز گفته می­شود یک تراشه در اندازه­ی کوچک و دارای ویژگی­های چند منظوره می­­باشد. بیشتر این تجهیزات دارای ویژگی­ یکبار مصرف، هزینه تولید پایین و قابلیت حمل می­باشند. آن­ها همچنین می توانند در زمان و هزینه آزمایش­ها و همچنین در مصرف نمونه صرفه جویی کنند.




 
مهندسی بافت
 یک روش درمانی جایگزین برای روش‌های پیوند قدیمی است و با هدف گسترش جایگزین‌های بیولوژیکی جهت بهبود بافت آسیب دیده و بازیابی عملکرد اندام‌ها، بخش زیادی از تحقیقات چند دهه‌ی گذشته در زمینه‌ی مهندسی پزشکی را به خود اختصاص داده‌ است. مهندسی بافت به معنی ساخت بافت جدید برای اهداف درمانی و ترمیم بدن انسان است که با به‌کارگیری تحریک‌های شیمیایی، مکانیکی، الکترومغناطیسی و توپوگرافیکی کنترل شده روی سلول‌های هدف محقق می‌شود. برای انتقال دقیق مکانی و زمانی این سیگنال‌ها باید وسیله‌ای طراحی شود که این فرآیند را کنترل نماید. معمولاً داربست‌های مهندسی بافت این وظیفه را انجام می‌دهند. بنابراین انتخاب نوع مواد و نحوه‌ی ساخت و شکل‌دهی آن‌ها اولین گامی است که در مهندسی بافت باید مورد توجه قرار بگیرد. رکن دیگر مهندسی بافت، سلول­ها می­باشند. پیوند سلول از جمله رویکردهای امیدوارکننده در مهندسی بافت است مهم­ترین سلول­هایی که برای کاربردهای مهندسی بافت مورد استفاده قرار می­گیرند و به صورت بالینی هم به کار گرفته می­شوند، سلول­های بنیادی می­باشند. سلول های بنیادی توانایی قابل توجهی در جهت تمایز به انواع ­سلول­های بدن را دارند. علاوه بر این، در بسیاری از بافت ها، سلول­های بنیادی به عنوان سیستم تعمیر داخلی بافت مورد استفاده قرار می گیرند. در واقع سلول های بنیادی دو خصوصیت کلیدی خودنوزایی و تمایز دارند که آن ها را از سایر سلول ها متمایز می‌کند .
 
سامانه­های رهایش دارو:
روش رایج برای انتقال اکثر داروها به بیماران به صورت سیستمیک (از راه دهان یا به صورت تزریق داخل وریدی) است. در این روش‌ها اگر از یک حامل مناسب برای دارو استفاده نشود بخشی از دارو توسط آنزیم‌ها تخریب می‌شود و بخشی توسط بافت‌های دیگر (به جز بافت هدف) جذب می‌گردد؛ در نتیجه برای رسیدن به نتیجه‌ی مطلوب حجم بالایی از دارو مورد نیاز است. این امر در سلول درمانی نیز به عنوان یک مشکل وجود دارد. در سلول درمانی نیز حجم بالایی از سلول‌ها مورد نیاز است؛ زیرا بخش قابل توجهی از سلول‌ها پس از تزریق به بافت میزبان از بین می‌روند. علاوه بر این‌ها، برخی از داروها مانند فاکتورهای رشد و فاکتورهای تمایزی، برای تأثیرگذار بودن باید به صورت موضعی منتقل شوند؛ زیرا این فاکتورها دارای ویژگی‌هایی از قبیل فعالیت بیولوژیکی زیاد، نیمه عمر کوتاه، نفوذ کم در بافت و داشتن اثرات سمی در غلظت‌های بالا هستند. بنابراین باید از یک سامانه‌ی رهایش کنترل شده برای انتقال این فاکتورها استفاده کرد. طراحی مخازن رهایش کنترل شده با زیست‌مواد مختلف یک روش امیدوارکننده برای سامانه‌های رهایش دارو و سلول درمانی است. از انواع مختلف سامانه­های رهایش دارو می­توان به هیدروژل­ها، نانوذرات، نانوالیاف و فیلم­ها اشاره کرد.

مهندسی سلولی و مکانوبیولوژی:
تجربه چند دهه در درمان بیماری ها نشان داده است که از مهم ترین روش ها، استفاده از سلول­های توان­مند شده بومی در بدن در انطباق با شرایط پاتولوژیک یا عوامل خارجی است. از این رو علاوه بر استفاده از بیومتریال­ها در طراحی  و استفاده از ایمپلنت­ها و بافت­های فناوری شده در آزمایشگاه، اخیرا توجه ویژه­ای به توان­مند سازی سلول­ها با محرک­های محیطی به منظور استفاده در بازسازی بافت­های آسیب دیده شده است. از جمله، اعمال محرک های فیزیکی بر سلول­های بنیادین به منظور تمایز به سلول های هدف با قابلیت کارکردی است. به عنوان مثال اعمال بار­های کششی تک محوره، کششی صفحه­ای، فشاری هیدرواستاتیک و یا برشی بر سلول­های بنیادین، به توان­مند سازی آن­ها در تمایز به سلول­های تاندون، عضله قلبی، غضروفی یا استخوانی، و اندوتلیال با کارکرد مناسب در بازسازی بافت­ها کمک شایانی می­کند. همچنین تنظیم خواص مکانیکی بسترهای کشت سلولی، به کارکرد مناسب آن­ها در پیوند به بدن کمک می کند به گونه­ای که رفتار سلولی در بافت هدف بهینه گردد. این امر در تغییر رفتار سلول های سرطانی نیز نقش مهمی دارد و ایده­­هایی در درمان سرطان از طریق القای  تغییر خواص مکانیکی ماتریس خارج سلولی در بافت­های سرطانی را به دنبال داشته است. در این راستا، مهندسی سلول­های بیولوژیک به گونه­ای که در هنگام پیوند به بدن توانایی کارکرد مناسب برای اهداف درمانی تعیین شده داشته باشد ازمهمترین اهداف در تحقیقات این آزمایشگاه است.


 

 
در صورت علاقه به همکاری با این آزمایشگاه تحقیقاتی، می توانید با دکتر محمد تفضلی شادپور ( tafazoliaut.ac.ir)و دکتر ایمان شعبانی (  shabaniaut.ac.ir) تماس حاصل نمایید.
 http://bme2.aut.ac.ir/nbnte/people.html

دفعات مشاهده: 376 بار   |   دفعات چاپ: 2 بار   |   دفعات ارسال به دیگران: 0 بار   |   0 نظر