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 سامانه های رهایش دارو، مدلسازیهای زیستی و توسعه ریزسامانه های 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. ریزتراشه های سیالاتی زیستی از جمله موضوعات نوین در عرصه مهندسی پزشکی به شمار میرود که برای ساخت سامانه های 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.