WikiDer > Нано-подмости

Nano-scaffold

Нано-леса (или наноконструкций) - это медицинский процесс, используемый для восстановления тканей и костей, включая конечности и органы. Нано-каркас - это трехмерный структура, состоящая из очень маленьких полимерных волокон, которые отсортированы от Нанометр (10−9 м) масштаб.[1] Разработано Американские военные, то медицинские технологии использует микроскопический аппарат из тонкой полимерные волокна называется эшафот.[2] Поврежденные клетки цепляются за каркас и начинают восстанавливать недостающие кости и ткани через крошечные отверстия в каркасе. По мере роста ткани каркас всасывается в организм и полностью исчезает.

Нано-леса также использовались для восстановления обожженной кожи. В результате не могут вырасти такие сложные органы, как сердце.[3]

Исторически исследования наноразмерных каркасов восходят по крайней мере к концу 1980-х годов, когда Саймон показал, что электроспиннинг может быть использован для производства нано- и субмикронных полимерных волокнистых каркасов, специально предназначенных для использования в качестве in vitro клеточные и тканевые субстраты. Это раннее использование электроспряденных волокнистых решеток для клеточных культур и тканевой инженерии показало, что различные типы клеток могут прилипать к поликарбонатным волокнам и размножаться на них. Было отмечено, что в отличие от уплощенной морфологии, обычно наблюдаемой в 2D-культуре, клетки, выращенные на электропряденых волокнах, демонстрируют более округлую трехмерную морфологию, обычно наблюдаемую у тканей. in vivo.[4]

Как это устроено

Нано-леса очень маленькие, в 100 раз меньше человеческого волоса, и состоят из биоразлагаемых волокон. Использование этого каркаса позволяет более эффективно использовать стволовые клетки и ускорить регенерацию. Электропрядение нановолокна готовятся с использованием микроскопических пробирок от 100 до 200 нанометры в диаметре. По мере производства они переплетаются друг с другом в виде паутины. Электропрядение позволяет контролировать конструкцию этих перемычек в смысле диаметра, толщины трубы и используемого материала.[5] Нано-каркасы помещаются в тело в том месте, где будет происходить процесс регенерации. После инъекции стволовые клетки добавляются в строительные леса. Стволовые клетки, прикрепленные к каркасу, более успешно адаптируются к окружающей среде и выполняют задачу регенерации. Нервные концы в теле прикрепляются к каркасу, вплетаясь между отверстиями. Это заставит их действовать как мост, соединяющий оторванные секции. Со временем каркас растворится и безопасно выйдет из организма, оставив на своем месте здоровые нервы.

Эта технология представляет собой сочетание исследования стволовых клеток и нанотехнологии. Способность восстанавливать поврежденные нервы - величайшая проблема и приз для многих исследователей, а также огромный шаг в области медицины.[6] Это позволило бы врачам восстанавливать нервы, поврежденные в результате чрезвычайной аварии, например, ожогов третьей степени. Однако технология все еще находится в зачаточном состоянии и все еще не способна регенерировать сложные органы, такие как сердце, хотя ее уже можно использовать для создания кожи, костей и ногтей.[7] Было показано, что нано-леса в четыре-семь раз более эффективны в поддержании жизни стволовых клеток в организме, что позволит им более эффективно выполнять свою работу. Эта технология может использоваться для спасения конечностей, которым в противном случае потребовалась бы ампутация.[8] Нанокаффолдинг обеспечивает большую площадь поверхности для производимого материала, а также сменные химический и физические свойства. Это позволяет применять их во многих различных областях техники.[5]

Механические свойства

Механические свойства являются одним из наиболее важных факторов при проектировании строительных лесов для медицинского использования. Если механические свойства, в частности модуль упругости каркаса, не совпадают с таковыми из ткани хозяина, каркас с большей вероятностью будет ингибировать регенерацию или механически разрушиться.

Костные скаффолды

Как и в случае с натуральной костью, основной проблемой костных каркасов является хрупкое разрушение. Как правило, они следуют линейно-эластичному поведению и под действием сжимающих сил испытывают плато и восстановление, напоминающие твердые твердые клетки, а также губчатую кость.[9] Модуль упругости натуральной кости составляет от 10 до 20 ГПа; он требует высокой жесткости, чтобы выдерживать постоянную механическую нагрузку.[10] Следовательно, костные каркасы должны быть такими же жесткими, как натуральная кость, иначе каркас выйдет из строя из-за зарождения и распространения трещин, прежде чем ткань-хозяин сможет регенерировать. Однако, если каркас значительно жестче окружающей ткани, эластичное несоответствие и непрерывность на границе каркаса вызывают деформацию естественной кости и могут создавать нежелательные дефекты.

Каркасы сердечных мышц

Сердечная мышца, с другой стороны, имеет модуль упругости всего около 10 МПа, что на 3 порядка меньше, чем у кости. Однако он испытывает постоянную циклическую нагрузку, когда сердце качает кровь.[11] Это означает, что каркас должен быть прочным и эластичным, что достигается с помощью полимерных материалов.

Инженерия спинного мозга

Спинной мозг представляет собой еще одну проблему в разработке механических свойств для тканевой инженерии. Диски в позвоночнике жесткие, как кости, и должны выдерживать высокие механические нагрузки; эта часть позвоночника должна иметь высокий модуль упругости. Диски заполнены белым и серым веществом, они гелеобразные и гораздо менее жесткие. При ремонте дефекта серого вещества модуль упругости должен быть точно подобран, чтобы не нарушались амортизирующие свойства. Несоответствие модуля упругости также будет препятствовать контакту между регенерирующим материалом и серым веществом хозяина, а также внешним слоем кости.[12]

Рекомендации

  1. ^ http://nanoscaffoldtech.com/ 17 мая 2013 г.
  2. ^ [1][мертвая ссылка]
  3. ^ «Нанокаффолдинг вырастает конечности, органы». TechCrunch. 19 ноября 2008 г.
  4. ^ Саймон, Эрик М. (1988). «ИТОГОВЫЙ ОТЧЕТ NIH ФАЗЫ I: ВОЛОКОННЫЕ СУБСТРАТЫ ДЛЯ КУЛЬТУРЫ КЛЕТОК (R3RR03544A) (доступна загрузка PDF-файла)». ResearchGate. Получено 2017-05-22.
  5. ^ а б http://nanoscaffoldtech.com/nanoscaffold.php 21 мая, 2013
  6. ^ https://www.sciencedaily.com/releases/2008/02/080225085147.htm
  7. ^ «Нанокаффолдинг вырастает конечности, органы». TechCrunch. AOL. 19 ноября 2008 г.
  8. ^ «Предотвращение ампутаций - разработка нанокаркасных материалов значительно увеличивает эффективность лечения ангиогенеза». nanowerk.com.
  9. ^ Вудард Джозеф Р. (2007). «Механические свойства и остеокондуктивность гидроксиапатитовых костных каркасов с многомасштабной пористостью». Биоматериалы. 28 (1): 45–54. Дои:10.1016 / j.biomaterials.2006.08.021. PMID 16963118.
  10. ^ Rho, J. Y .; Ashman, R. B .; Тернер, К. Х. (февраль 1993 г.). «Модуль Юнга губчатого и кортикального костного материала: ультразвуковые и микротензионные измерения». Журнал биомеханики. 26 (2): 111–119. Дои:10.1016 / 0021-9290 (93) 90042-д. ISSN 0021-9290. PMID 8429054.
  11. ^ Хантер, П. Дж .; McCulloch, A.D .; ter Keurs, H. E. D. J. (март 1998 г.). «Моделирование механических свойств сердечной мышцы». Прогресс в биофизике и молекулярной биологии. 69 (2–3): 289–331. Дои:10.1016 / S0079-6107 (98) 00013-3. PMID 9785944.
  12. ^ Спарри, Кэролайн Дж .; Мэнли, Джеффри Т .; Кивени, Тони М. (апрель 2009 г.). «Влияние свойств белого, серого и мягкого вещества на напряжения и деформации тканевого уровня в сжатом спинном мозге». Журнал нейротравмы. 26 (4): 585–595. Дои:10.1089 / neu.2008.0654. ISSN 0897-7151. ЧВК 2877118. PMID 19292657.

[1]

  1. ^ "Строительные леса ОАЭ". Архивировано из оригинал на 2018-07-06. Получено 7 июля 2018.