بازسازی سلول‌های آسیب دیده به کمک نانوژنراتور‌های الکترومکانیکی
محققان چینی با استفاده از روش زیست توده‌های زیستی موفق به بازسازی سلول‌های آسیب دیده شده اند.
به گزارش خبرنگار حوزه فناوری گروه علمی پزشکی باشگاه خبرنگاران جوان، به نقل از phys،ماتریس خارج سلولی (ECM) شامل شبکه سه بعدی و بیوالکتریکی خواهد بود که بر توسعه سلول‌ها و چگونگی حرکت و عملکرد آن‌ها تأثیر می‌گذارد.
محققان چینی توانسته اند با کمک از نانوتکنولوژی، بیوالکترونیک و مواد پیشرفته و همچنین علم شیمی یک نانوژنراتور زیستی اتصال الکترومکانیکی مختصر bio-NG با الهام از نشانه‌های بیوفیزیکی ماتریس خارج سلولی را توسعه دهند. هدف از تولید این دستگاه ایجاد یک تحریک الکتریکی درجا برای سلول‌های زنده است.
فضای سه بعدی منحصر به فرد در زیست NGها محیطی شبیه ECM را برای ترویج رشد سلولی فراهم می‌کند در واقع این فضا در زنده ماندن و توسعه سلول و همچنین حفظ و ارتقاء عملکرد خاص آن‌ها موثر خواهد بود.
محققان انتظار دارند که NGهای زیستی جدید و پیشرفته از پیچیدگی ماتریکس خارج سلولی تقلید کنند و یک سیستم بیولوژیکی مرتبط با فیزیولوژیک را در داخل بدن ارائه دهند.
محققان این حوزه در تلاش هستند تا نسخه جدید و پیشرفته نانوژنراتور‌های زیستی یک سیستم بیولوژیکی مرتبط با فیزیولوژیکی را در داخل بدن برای جایگزینی سیستم‌های دو بعدی نادرست و مدل‌های حیوانی ارائه دهد و در همین راستا یک استراتژی عملی برای تحریک الکتریکی بی سیم سلول‌ها و بافت‌ها برای ترمیم و حفظ عملکرد سلول‌ها ارائه کرده اند.
باتوجه به این که الکترو الکتریکی درون زا در سیتوپلاسم و فضای خارج سلولی وجود دارد بنابراین یک منبع تحریک الکتریکی سلول‌های تحریک پذیر و تنظیم فعالیت سلولی را برای کاربرد‌های زیست پزشکی در اختیار دانشمندان قرار می‌دهد.اکثر روش‌های درمانی نیاز به ورودی انرژی خارجی و اتصال سیم برای اعمال پالس‌های الکتریکی خارجی از طریق دستگاه‌های ریز کاشته شده دارند که تحولات اخیر در فناوری نانو امکان درمان بدون الکترود و بدون باتری را فراهم کرده است.
تحریک الکتریکی مغز، بازسازی مو و ترمیم زخم ازجمله کاربرد‌های نانوژنراتور‌ها خواهد بود همچنین از تعامل بیولوژیکی NG سلولی، برای کاهش شرایط التهابی، القاء تکثیر کبدی، تسریع رگ زایی و همچنین بهبود ترمیم کبد استفاده می‌شود.
محققان در طی آزمایشات، نانوذرات مغناطیسی اکسید آهن را به پلی اکریلونیتریل تزریق می‌کنند تا الیاف بسیار گسسته را برای استفاده به عنوان دستگاه الکتروریسی با کمک مغناطیسی آماده شود، زیرا الکتروریسی‌ها با ایجاد داربست‌هایی با منافذ به هم پیوسته و الیاف گسسته شرایط را برای مهاجرت بدون سلول فراهم می‌کنند.
اتصال الکترومکانیکی زیستی NGها که توسط داربست‌های زستی مونتاژ می‌شوند، انتقال و ارتباط سیگنال‌ها بین سلول‌ها را تقلید کرده تا اثرات بیوالکتریک فیبر‌های کلاژن یا الیاف در ماتریس خارج سلولی را ایجاد کنند. این تیم با استفاده از تجزیه و تحلیل اجزای محدود، پتانسیل پیزوالکتریک تولید شده از نیروی سلول در زیست-NGها را شبیه سازی کرده اند که برای تحقق این امر، آن‌ها نیروی بار را بر روی تماس فیبر سلولی وارد کرده و ابتدا پیزوالکتریکی یک فیبر منفرد در زیست-NGها را با استفاده از میکروسکوپ نیروی پیزوالکتریک اندازه گیری می‌کنند و در نتیجه سیگنال‌های ولتاژ تجربی پیزوالکتریک نظری زیستی-NGها تأیید می‌شود.
این محققان برای بررسی اطلاعات الیاف موجود در زیست-NGها از طیف مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR) و پراش اشعه ایکس (XRD) استفاده کرده اند.
آن‌ها سپس خواص ترمودینامیکی الیاف پیزوالکتریک را در زیست-NGها با استفاده از ترموگرام‌های دماسنجی اسکن دیفرانسیل (DSC) مورد مطالعه قرار دادند و مطالعات ولتاموگرافی چرخه‌ای را برای آزمایش ویژگی‌های ذخیره و انتقال بار الیاف پیزوالکتریک در زیست-NGها فراهم کرده است.
خواص مکانیکی و انعطاف پذیری الیاف سبب می‌شود تا NGs زیستی، اندازه منافذ به اندازه کافی بزرگ و محیط رشد سه بعدی پایدار را برای حرکت و رشد سلول حفظ کنند. این تیم همچنین تعامل سلول NG در فضای سه بعدی را با دو رده سلولی مختلف را مورد بررسی قرار داده است.
با استفاده از نانوژنراتور‌های دو بعدی (NGs) و الیاف سه بعدی غیر پیزوالکتریک، تأثیرات فضای سه بعدی و تحریک الکتریکی بر روی سلول‌ها را مورد مطالعه قرار دادند. داده‌ها نشان داد که چگونه زیست-NGs می‌توانند یک محیط کشت سلولی دوستدار زیستی را برای آزمایش‌های بیشتر فراهم کنند.
دانشمندان برای بازسازی سلول‌های کبدی آسیب دیده با استفاده از روش زیست توده‌های زیستی به کاشت سلول‌های کبدی پرداختند که برای اولین بار این کار بر روی موش‌ها آزمایش شد که بعد از گذشت چهارهفته و برداشتن ایمپلنت ها، با استفاده از رنگ آمیزی بافت شناسی التهاب‌ها بطور کامل از بین رفته بودند.همچنین بعد از رفع کامل التهاب، در داخل بافت کبد احیا شده سیستم گردش خون جدیدی را خواهیم داشت.
ثبات طولانی مدت و سازگاری زیستی NGs زیستی در داخل بدن
تعامل سلول NG به طور موثر باعث زنده ماندن سلول‌ها خواهد شد که این امر منجر به ایجاد یک استراتژی درمانی برای آزمایشات بالینی می‌شود.
برای بازسازی بافت‌های آسیب دیده، استفاده از روش پیوند مستقیم سلول‌های عملکردی به محل آسیب دیده بسیار موثر است؛ که محققان برای بررسی‌های بیشتر و مشاهده پایداری NGهای زیستی در داخل بدن در ناحیه ماهیچه‌ای گاستروکنمیوس در اطراف عصب سیاتیک موش‌ها زیست زیستی را قرار دادند که با گذشت هشت هفته به نتیجه بسیار خوبی در خصوص استفاده از این روش دست یافتند.
این محصول با قابلیت ایجاد یک پتانسیل ولتاژ موضعی برای تحریک سلول‌های زنده تا زمانی که آن‌ها متحرک هستند محیط منحصر به فردی را برای کشت سلولی در زیست زیستی تسهیل می‌کند تا باعث باز شدن کانال‌های یونی موجود در غشای پلاسمایی سلولی برای دستیابی به تحریک الکتریکی در سطح تک سلولی شود.
همچنین این فرآیند پتانسیل بالایی را برای طب بیوالکترونیکی و تکانه‌های الکتریکی محلی هدف سلول فراهم می‌کند. همچنین این روش جدید می‌تواند جایگزین سیستم‌های دو بعدی نادرست و مدل‌های جانوری وقت گیر شود تا محیط زیست زیستی و فیزیولوژیکی را برای بازسازی سریع بافت و داروهای الکترونیکی با الهام زیستی فراهم کند.
بیشتربخوانید:
انتهای پیام/
