-
مقدمهماهیچه قلبی از لحاظ الکتریکی یک بافت فعال است که قادر به جابه جایی و انتقال پیام الکتریکی است و به قلب اجازه ضربان می دهد. در بافت طبیعی قلب پیام های الکتریکی از گره سینوسی- دهلیزی منشا می گیرند و به داخل ماهیچه قلبی منتقل می شوند و انقباض مکانیکی سلول های قلب را القا می کنند. بیماری های قلبی- عروقی که اصلی ترین علت مرگ ومیر در جهان شناخته می شوند غالبا با بی نظمی در ضربان قلب و انقطاع یکپارچگی الکتریکی بافت قلب همراه هستند. در این آریتمی ها، عدم هدایت جریان الکتریکی و هدایت غیرجهت دار موجب عدم جفت شدن های الکتریکی بین سلولی در سطح اتصالات بین سلولی می شود. به دلیل محدودیت های پیوند قلبی به عنوان بهترین درمان رایج برای این بیماری ها، آسیب شناسی و درمان اختلالات بافت الکترواکتیو قلب در سالیان گذشته اهمیت زیادی داشته است. در این مطالعه مروری، ضمن توضیح مختصری در مورد سیستم الکتریکی قلب و نحوه اختلال آن، آخرین مطالعات انجام شده همراه با نتایج به دست آمده و آینده پیش روی روش درمانی مهندسی بافت قلب بر پایه زیست مواد رسانا مورد بررسی قرار گرفت.نتیجه گیرییکپارچگی الکتریکی، امری ضروری برای عملکرد طبیعی قلب سالم است. از میان روش های نوین درمان نارسایی های قلبی و بهبود یکپارچگی الکتریکی مختل شده ناشی از این نارسایی ها، مهندسی بافت با استفاده از زیست مواد رسانای جریان الکتریکی، در کنار دیگر روش ها بسیار مورد توجه قرارگرفته است. سه ماده اصلی استفاده شده برای مهندسی بافت قلب در مطالعات انجام شده عبارت از: 1- مواد بر پایه طلا، 2- مواد بر پایه کربن و 3- پلیمرهای رسانا هستند.کلید واژگان: مهندسی بافت قلب, داربست الکترو اکتیو, سکته قلبیIntroductionMyocardium tissue is an electroactive tissue capable of transferring electrical signals, which lead to synchronized beating of heart. Electrical impulses originate from sinoatrial node and spread though myocardium to induce mechanical contraction of cardiomyocytes. As the leading cause of death, worldwide, cardiovascular diseases are often accompanied by disruption of electrical integrity of cardiac tissue and arrhythmia. In many arrhythmias, lack of conduction as well as unidirectional conduction result in insufficient intercellular electrical coupling at gap junctions. Due to limitation of conventional treatment methods such as heart transplantation, pathological and therapeutic researches in cardiac electrical disorders have increased in last few years. The aim of this study was to review the last studies in electrical system of heart and its disorder along with the results and the future of the cardiovascular tissue therapy method based on Conductive biomaterial.ConclusionElectrical integrity is essential for normal functioning of the heart. Among the new methods of treating heart failure and improving the electrical integrity of the disorder caused by these defects, tissue engineering with the use of conductive electrical conductive materials has been widely considered along with other methods. Three main types of conductive materials have been used for tissue engineering application: (1) Gold-based materials (2) Carbon-based materials (3) Conductive polymers.Keywords: Scaffold, ?Conuctivity, Myocardial Infarction
-
در سال های اخیر مهندسی بافت قلب اهمیت ویژه ای یافته است؛ زیرا این بافت توانایی بسیار اندکی در بازسازی خود دارد. از همین رو این مقاله به مرور مطالعات اخیر در سامانه های آزمایشگاهی توسعه یافته برای بهبود روش های تشخیص و درمان بیماری های قلب و عروق پرداخته است. در این زمینه روش های ریزسیالاتی برای ساخت زیستی سامانه های دارای عمل کرد مشابه با بافت قلب و عروق مانند استفاده از رشته های میکرونی یا نانویی، الگوسازی در ابعاد میکرونی و پرینت زیستی سه بعدی با ماده فداشونده و یا همراه با کانال های ریزسیالاتی، نتیجه مطلوبی داشته اند. با وجود پیشرفت ها اما هم چنان در این زمینه چالش هایی وجود دارد که این پژوهش بدان ها پرداخته است. به طور کلی می توان گفت که تا به امروز روش های ریزسیالاتی راه را برای همانندسازی بافت های قلبی و عروقی رشدیافته در آزمایشگاه که کاربرد هایی مانند سنجیدن اثر دارو ها و افزایش دانش نسبت به عمل کرد ارگان ها دارند، هموار کرده است. در آینده این سامانه های نوین میکروفیزیولوژیکی برای این بافت می تواند امکان گذار از تحقیقات آزمایشگاه به درمان های بیمارستانی را نیز فراهم آورد.کلید واژگان: ریزسیالات, بافت قلب و عروق, پرینت زیستی, شبکه عروقی, مهندسی بافتIn the recent years, bioengineered cardiac tissues are of particular significance because of the extremely limited ability of the myocardium to self-regenerate. In this article, the recent advancements in the development of experimental in vitro platforms for next generation of the diagnostics and therapy validation are reviewed. Specially, here the present progress of the microfluidics technology application such as micro/nano fibers, micropatterning, and 3D bioprinting with sacrificial material or with microfluidic channels for the development of cardiovascular systems’ biofabrication at the tissue- and organ levels is described. With all the improvements in this field, there are still difficulties in prolonged cells viability, thick tissue fabrication for higher mimicry levels, and scaffolds mechanical stability in vivo. Until now, microfluidic methods pave the way for in vitro recapitulating of cardiovascular tissue for drug testing and providing basic knowledge of organ’s functions. In the future, with novel microphysiological systems, the transition from bench to bedside will be accelerated.Keywords: microfluidics, Cardiovascular Tissue, Bio-Printing, Vascular Network, Tissue engineering
-
سابقه و هدفسلول های بنیادی بافت چربی منبع سلولی امیدبخشی برای کاربرد در مهندسی بافت قلب و ترمیم قلب آسیب دیده هستند. با این حال، پیش از استفاده درمانی از این سلول ها شناخت بهتر فاکتورهای موثر بر تمایز آنها به کاردیومیوسیت لازم است. تحقیق حاضر به منظور مطالعه تاثیر bFGF و BMP4 بر تمایز قلبی سلول های بنیادی بافت چربی انسانی طراحی شد.مواد و روش هادر این مطالعه تجربی، سلول های بنیادی از بافت چربی زیر جلدی ناحیه شکمی انسان جداسازی و کشت داده شد. به منظور تمایز کاردیومیوسیتی، سلول ها به مدت چهار روز در محیط دارای 10 درصد FBS یا 5/0 درصد B27 قرار گرفتند و با غلظت 10 نانوگرم بر میلی لیتر bFGF و یکی از غلظت های 20، 50 یا 100 نانوگرم بر میلی لیتر BMP4 تیمار شدند. سپس تمایز سلول ها تا انتهای هفته سوم در محیط دارای 10 درصد FBS ادامه یافت. در انتهای تمایز، بیان ژن ها و پروتئین های قلبی با روش های RT-PCR، qPCR و ایمونوسیتوشیمی بررسی شد.یافته هاسلول های بنیادی تمایز یافته ژن های اختصاصی قلب را بیان کردند. طبق نتایج qPCR، سلول هایی که در محیط دارای FBS با bFGF و 20 نانوگرم بر میلی لیتر BMP4 القا شدند، بیشترین بیان ژن های ANF و MLC2A را نشان دادند. از طرفی، تیمار سلول ها با فاکتورهای تمایزی BMP-4 و bFGF در محیط دارای FBS نسبت به محیط دارای B27 تمایز کاردیومیوسیت ها را بهتر القا کرد. سلول هایی که در محیط دارای FBS با bFGF و 20 نانوگرم بر میلی لیتر BMP4 القا شدند، پروتئین های قلبی تروپونین I و آلفا-اکتینین را بیان کردند.نتیجه گیریبه نظر می رسد که ترکیب bFGF و BMP4 تمایز سلول های بنیادی بافت چربی به کاردیومیوسیت را بهبود می بخشد. از طرفی، تیمار با با این فاکتورهای تمایزی در محیط دارای FBS نسبت به محیط دارای B27 تمایز کاردیومیوسیتی بهتری را به دنبال داشت که یکی از دلایل احتمالی آن وجود انسولین در B27 است.کلید واژگان: سلول های بنیادی بافت چربی, تمایز, کاردیومیوسیت, bFGF, BMP4Background And AimAdipose-derived stem cells (ADSCs) represent a promising source of cells for cardiac tissue engineering and repair of the injured heart. However, better understanding of the factors affecting the cardiac differentiation of ADSCs is required before clinical application of these cells. Current study was designed to investigate the role of bFGF and BMP4 in cardiac differentiation of human ADSCs.Materials And MethodsADSCs were isolated from human abdominal subcutaneous adipose tissue and cultured. For cardiac differentiation, ADSCs were treated with 10 ng/ml bFGF and 20, 50 or 100 ng/ml BMP4 in a medium containing 10% FBS or 0.5% B27 for four days. Then the induction factors were completely omitted, and the cells were maintained in 10% FBS-containing medium for up to three weeks. At the end of differentiation period, the expression of some cardiac markers was assessed by RT-PCR, qPCR and immunocytochemistry.ResultsThe differentiated ADSCs expressed cardiac-specific genes. Based on qPCR analysis, the maximum expression level of ANF and MLC2A mRNAs was detected in the cells treated with 10 ng/ml bFGF and 20 ng/ml BMP4 in the FBS-containing medium. Moreover, FBS supplementation of induction medium was more effective than the B27-containing medium for cardiac differentiation of ADSCs by bFGF and BMP4. The cells treated with 10 ng/ml bFGF and 20 ng/ml BMP4 in FBS-containing medium expressed cardiac troponin I and α-actinin proteins.ConclusionIt seems that a combination of bFGF and BMP4 improves cardiac differentiation of ADSCs. Moreover, bFGF and BMP4 are more effective for cardiac differentiation when the induction medium is supplemented with FBS than B27. This may be due to the presence of insulin in B27 supplement.Keywords: ADSCs, differentiation, cardiomyocyte, bFGF, BMP4
-
هیدروژل تزریقی که خواص عضله قلب را داشته باشد، چشمانداز مهمی در مهندسی بافت قلب است. هدف از این تحقیق، ساخت داربست هیدروژلی قابل تزریق و حساس به دمای کیتوسان/ژلاتین و گلیسرول فسفات است که دارای خواص هدایتپذیری و رسانایی باشد تا بتواند با انتقال پالسهای الکتریکی موجب تسریع در فرایند رشد سلولهای قلبی و ایجاد بافت قلبی شود. ابتدا نانو کامپوزیت پلی آنیلین/نانولوله کربن چند دیواره کربوکسیله (PAni/c-MWNT) سنتز شد. برای جلوگیری از واکنش نانوکامپوزیت PAni/c-MWNT با هیدروژل، نانوکامپوزیت با ژلاتین واکنش داده و به شکل PAni/c-MWNT/G درآمد. سپس نانوکامپوزیت PAni/c-MWNT/G در سراسر زمینه کیتوسان ژلاتین بهمنظور ارایه نشانههای الکتریکی پراکنده شد. دما و زمان ژل شدن و ویژگیهای مکانیکی هیدروژل با استفاده از ریومتر اندازهگیری شد. طیف FTIR نشان داد برهمکنش بین آنیلین و نانولوله کربن موقعیت پیکهای کنون و بنزن را تغییر داده است. هدایتپذیری نانوکامپوزیت در مقایسه با پلیمرهای خالص بیشتر میباشد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی، توزیع یکنواخت نانوکامپوزیت را در سراسر داربست تایید کرد. نرخ تخریب داربست رسانا نسبت به داربست خالص کمتر میباشد. نتایج آزمایش MTT نشاندهنده زیست سازگاری هیدروژل با سلولها بود. هیدروژل حاوی سلولهای بنیادی مزانشیمی به مدت 14 روز کشت داده شد. در این مطالعه برای اولینبار، از نانوکامپوزیت پلی آنیلین/نانولوله کربن کربوکسیله/ژلاتین (PAni/c-MWNT/G) بهمنظور افزایش هدایتپذیری ژل تزریقی کیتوسان/ژلاتین/گلیسرول فسفات برای ساخت داربست رسانا استفاده شده است. این هیدروژل تزریقی رسانا را میتوان برای بازسازی بافت قلب و همچنین دیگر بافتهای الکترواکتیو مورد استفاده قرار داد.
کلید واژگان: کیتوسان, ژلاتین, نانو لوله کربن, پلی آنیلین, داربست رسانا, هیدروژل حساس به دما, مهندسی بافت قلبInjectable hydrogels that mimic heart tissues can be considered a promissing perspective towards the future developments of cardiac tissue engineering. This study aims to fabricate an injectable, thermosensitive hydrogel consisting of chitosan/gelatin/glycerol phosphate. Due to their unique electro-conductivity characteristic, hydrogels can provide a suitable environment to accelerate cardiac cell proliferation. Polyaniline/multi-walled carboxylated carbon nanotube (PAni/c-MWNT) was prepared using Sodium Dodecyl Sulfate (SDS) emulsion. To prevent the interaction between the PAni/c-MWNT nanocomposite and hydrogel, the nanocomposite was coated with gelatin to form polyaniline/carboxylated carbon nanotube/gelatin (PAni/c-MWNT/G). The PAni/c-MWNT/G nanocomposite was then dispersed to provide electrical signals throughout the hydrogel. The gelation time, gel temperature, and mechanical properties of the hydrogel were measured using a rheometer. FTIR spectroscopy results revealed that the interaction between the aniline and c-MWNT/G could change the position of the quinone and benzene peaks. The conductivity of hydrogel-containing nanocomposite was found to be higher than that of c-MWNT and PAni. Scanning Electron Microscopy (SEM) confirmed the uniform distribution of PAni/c-MWNT/G nanocomposite throughout the hydrogel. The degradation rate of conductive hydrogel is lower than that of pure hydrogel. The MTT assay test showed the biocompatibility of the cell-hydrogel. Finally, Mesenchymal Stem Cells (MSCs) were cultured in the hydrogels for 14 days. Cell adhesion, cell viability, and proliferation were also examined. This study utilized PAni/c-MWNT/G, for the first time, to enhance the electro-conductivity of chitosan/gelatin/glycerol phosphate hydrogel. This conductive thermosensitive injectable hydrogel can be used to regenerate cardiac tissue and other electroactive tissues.
Keywords: Chitosan, Gelatin, PAni, c-MWNT, Thermosensitive Conductive Hydrogels, Cardiac Tissue Engineering -
هدف
در این پژوهش، تهیه یک داربست ترکیبی با دارا بودن شرایط مورد نیاز جهت رشد، تکثیر و تمایز سلول های پروژنیتور قلبی، مورد توجه قرار گرفت.
مواد و روشهاداربست ترکیبی با نانوفیبرهای موازی از پلیمرهای پلی کاپرولاکتون و ژلاتین با درصد ترکیبی 70 به 30 و با بیشترین شباهت از لحاظ ساختار موازی نانوفیبرها، قدرت الاستیسیته و همگونی نانوفیبرها با ماتریکس خارج سلولی قلب توسط روش الکتروریسی تهیه شد. با استفاده از تصاویر میکروسکوپ الکترونی و آزمون های زاویه تماس و آنالیز استحکام مکانیکی در جهت نانوفیبرها، داربست ترکیبی ایجاد شده، بهمنظور دارا بودن بیشترین مشخصات مورد نیاز جهت داربست قلبی، مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت از آزمون Real time-PCR بهمنظور بررسی میزان بیان ژن های مرتبط با تمایز سلول های پروژنیتور قلبی (MYH-6, TTN and CX-43) استفاده شد.
نتایجآزمون های زاویه تماس و آنالیز استحکام مکانیکی نشان داد که داربست از نظر چسبندگی و استحکام شرایط مناسبی برای کشت سلول های پروژنیتور قلبی را دارا بوده و آزمون Real time-PCR نیز نتایج خوبی از بیان ژن های مرتبط با ضربان سلول های کشت داده شده بر روی داربست را در برداشت.
نتیجه گیریاز آنجاکه مهم ترین تفاوت سلول قلبی با سایر سلول های بدن در داشتن ضربان است که ژن های خاصی مسیول همزمان سازی آن هستند، نتایج این پژوهش نشان داد که داربست تولید شده می تواند گزینه مناسبی برای القای تمایز سلول های پروژنیتور قلبی و مهندسی بافت قلب باشد.
کلید واژگان: بیان ژنهای قلبی, داربست الکتروریسی, سلولهای پروژنیتور قلبی, مهندسی بافت قلبAimThis research, design and fabrication of a composite scaffold for growth, proliferation and differentiation of Cardiac Progenitor Cells (CPCs) has been considered.
Material and methodPolycaprolactone / Gelatin composite scaffolds with a ratio of 70:30 and with the most similarities to the cardiac extracellular matrix was fabricated with aligned nanofibers. Using scanning electron microscopy (SEM), mechanical strength analysisand also contact angel test, the scaffold was investigated due to have the most necessary characteristics to be proportional for cardiac scaffold. Finally, By Real time-PCR test, the expression of the specific genes related to the Cardiac Progenitor Cells differentiation (MYH-6, TTN and CX-43) has been analyzed.
ResultsBased on our results from contact angle test and mechanical strength experiments, we concluded that our designed scaffold is suitable for the culture of Cardiac Progenitor Cells on it. The Real time-PCR analysis also showed the good expression of genes associated with contraction.
ConclusionWhat makes the cardiomyocytes different from other cells is their contraction related to specific cardiac genes being responsible for beating synchronization. The results of this study showed that aligned Polycaprolactone / Gelatin composite scaffold has the appropriate potential for induction of cardiac progenitor cells differentiation and application in heart tissue engineering.
Keywords: Electrospun Scaffold, Cardiac Genes Expression, Cardiac Progenitor Cells, Cardiac Tissue Engineering -
مجله دانشگاه علوم پزشکی شهید صدوقی یزد، سال بیست و نهم شماره 2 (پیاپی 174، اردیبهشت 1400)، صص 3500 -3513مقدمه
هدف اصلی مهندسی بافت قلب، تقلید از بافت طبیعی قلب با درنظر گرفتن نقش مهم داربست و شبیه سازی مکانیکی می باشد.
روش بررسیبرای رسیدن به این منظور، داربست ترکیبی با نانوفیبرهای موازی از پلیمرهای پلی کاپرولاکتون و ژلاتین با درصد ترکیبی 70 به 30 و با بیشترین شباهت با ماتریکس خارج سلولی قلب توسط روش الکتروریسی تهیه گردید. با استفاده از تصاویر میکروسکوپ الکترونی و آزمون های زاویه تماس و آنالیز استحکام مکانیکی در جهت نانوفیبرها، داربست ترکیبی ایجاد شده مورد بررسی قرار گرفت. به منظور شبیه سازی ضربان سلول های قلبی، یک بیورآکتور، جهت اعمال بار مکانیکی با فرکانس و درصد کشش مشخص در جهت نانوفیبرهای موازی طراحی گردید تا بتواند ضربان طبیعی قلب را شبیه سازی کند.
نتایجآزمون های زاویه تماس و آنالیز استحکام مکانیکی نشان داد که داربست از نظر چسبندگی و استحکام، شرایط مناسبی برای استفاده به عنوان داربست قلبی و قرار گرفتن تحت بارمکانیکی با فرکانس 1 هرتز و کشش ده درصد را دارا می باشد. بیورآکتور نیز توانست به درستی در مدت زمان مشخص، فرکانس، کشش و حرارت موردنیاز را فراهم کند.
نتیجه گیری:
از آنجا که مهم ترین تفاوت سلول قلبی با سایر سلول های بدن در داشتن ضربان است، ساخت یک بیورآکتور که بتواند ضربان طبیعی و دمای مورد نیاز سلول ها در بدن را در محیط آزمایشگاه شبیه سازی کند، می تواند گام مهمی در مهندسی بافت قلب باشد.
کلید واژگان: مهندسی بافت قلب, بیورآکتور, پلی کاپرولاکتون- ژلاتین, زیست تقلیدیJournal of Shaeed Sdoughi University of Medical Sciences Yazd, Volume:29 Issue: 2, 2021, PP 3500 -3513IntroductionThe direct approach of cardiac tissue engineering is to mimic the natural tissue of heart, considering the significant role of scaffolding and mechanical simulation.
MethodsTo achieve this purpose, a composite Polycaprolactone (PCL)/Gelatin electrospun scaffold with a ratio of 70:30 and with the most similarities to the cardiac extracellular matrix was fabricated with aligned nanofibers. The scaffold was evaluated using scanning electron microscopy (SEM), mechanical strength analysis, and contact angle test. To simulate the cardiac contraction, a developed Mechanical Loading Device (Bioreactor) was designed to apply a mechanical load with a specific frequency and tensile rate values in the direction of aligned nanofibers due to simulating natural cardiac tissue.
ResultsBased on our results from the contact angle and mechanical strength tests, we concluded that our designed scaffold has appropriate adhesion and strength to use as cardiac scaffold and is suitable for imposing the frequency of 1Hz and 10% strain. The Bioreactor also worked properly in producing the required frequency, tensile rate and temperature.
ConclusionSince an essential difference between cardiomyocytes and other cells is their contraction, manufacturing a biomimetic bioreactor to simulate the normal cardiac contraction of cardiomyocytes and their required temperature to be survived in-vitro could be a promising approach in cardiac tissue engineering.
Keywords: Cardiac Tissue Engineering, Bioreactor, Polycaprolactone-Gelatin, Biomimetic -
سابقهعلی رغم پیشرفت های حاصل در روش های متداول درمانی سکته قلبی از جمله دارودرمانی، استنت گذاری و بای-پس عروقی، این بیماری و عوارض ناشی از آن به خصوص نارسایی قلبی همچنان شیوع بالایی دارند. چرا که هیچ یک از روش های مذکور توان رفع مشکل اصلی یعنی بازیابی سلول های از دست رفته را ندارند. در حال حاضر پیوند قلب خط آخر درمان نارسایی قلبی به شمار می آید که آن هم با محدودیت های عمده ای از قبیل کمبود تعداد اهداکننده و بیماری های زمینه ای فرد گیرنده مواجه است.مواد و روش هااین مطالعه به صورت مروری انجام شد. بدین منظور پژوهش های مرتبط و انتشاریافته تا سال 2018 با استفاده از جستجوی کلمات کلیدی از جمله سکته قلبی، سلول درمانی، سلول های بنیادی، مهندسی بافت قلب و کارآزمایی بالینی در پایگاه های اطلاعاتی معتبر مانند گوگل اسکولار، پاب مد، اسکپوس و الزویر بررسی گردید. از میان مقاله های جمع آوری شده، مقاله هایی که بیشترین ارتباط را با اهداف نگارش این مقاله داشتند، انتخاب شدند و مورد مطالعه قرار گرفتند.یافته هااز جمله دستاوردهای بزرگ پژوهشگران، استفاده از سلول های بنیادی در بازسازی بافت های آسیب دیده است. با وجود نگرانی های مختلف علمی، قانونی و اخلاقی، شرکت های متعددی با هدف استفاده تجاری از سلول های بنیادی در درمان بیماری های قلبی راه اندازی شده است. در زمینه مهندسی بافت، پژوهش های فراوانی با رویکردهای مختلف مانند مهندسی بافت درجا و در محیط آزمایشگاهی، کشت سلول روی داربست و مهندسی صفحات سلولی صورت گرفته است.نتیجه گیریعلی رغم نتایج مطلوب استفاده از سلول های بنیادی، هنوز چالش هایی از جمله انتخاب سلول مناسب، مقدار دوز، روش و زمان انتقال و بهینه سازی پاسخ سیستم ایمنی پیش روی این مسیر وجود دارد. در حال حاضر، پژوهش های گسترده ای در این زمینه در حال انجام است. نتایج موفقیت آمیز مطالعات شرکت ها و مراکز درمانی، منجر به تولید محصولات تجاری در این زمینه شده که در این مطالعه به برخی از آن ها اشاره شده است. هر چند که اثبات کارآمدی محصولات، نیازمند پژوهش های بیشتری است.کلید واژگان: سکته قلبی, سلول درمانی, سلول های بنیادی, مهندسی بافت قلب, داربست, مطالعات بالینیBackgroundIn spite of promising results of conventional treatments for myocardial infarction, including medications, stent implantation, and coronary artery bypass grafting, the disease and its complications, especially heart failure, are highly prevalent because these methods could not reverse the cell loss, which is the main problem. Currently, heart transplantation, as the last option for treatment of heart failure, has major limitations including the low number of appropriate donors and underlying diseases in recipients.Materials and MethodsThe present study is presented as a review paper. Using related keywords, including myocardial infarction, cell therapy, stem cell, cardiac tissue engineering, and clinical trials, studies published up to 2018 were collected from reliable databases, including Google Scholar, PubMed, Scopus, and Elsevier. Among potential candidates, those which were the most relevant to the purposes of the study were selected and evaluated.ResultsThe stem cells application for regeneration of damaged tissues is one of the great researchers’ achievements. In spite of various scientific, legal, and ethical concerns, several companies target stem cells transplantation for cardiac diseases in commercial way. There are many in situ, in vitro, and cell-loaded scaffold and cell sheet engineering studies in tissue engineering field.ConclusionDespite the promising results of stem cells application, many challenges still lay ahead of this pathway including optimal cell, dosage, time and route administration selection, and the immune response modulations. Currently, extensive research is ongoing. In this regard, the successful results of various clinical trials made by different companies and health centers have led to commercialization of products. Some of them are addressed in the current review article. However, more research is needed to clarify the efficacy of these studies.Keywords: Myocardial Infarction, Cell Therapy, Stem Cell, Cardiac Tissue Engineering, Scaffold, Clinical Trials
-
مقدمه
انفارکتوس قلبی یکی از دلایل اصلی مرگ و میر در سرتاسر جهان است. میزان بازسازی بافت قلبی پس از انفارکتوس قلبی محدود است. ترکیب سلول درمانی با فناوری مهندسی بافت می تواند منجر به کاربردهای بالینی گسترده ای گردد. در این مطالعه، داربست هایی را برای پشتیبانی از چسبندگی و رشد کاردیومیوسیت ها به منظور کاربرد در مهندسی بافت قلب مورد بررسی قرار دادیم.
مواد و روش هاابتدا داربست سلولز باکتریایی (BC) تهیه گردید و با ژلاتین پوشش داده شد تا ساختاری از سلولز پوشیده شده با ژلاتین(BCG) بدست آید. خصوصیات داربست های BC و BCG با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی، میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی و میکروسکوپ نیروی اتمی و روش رطوبت پذیری مورد بررسی قرار گرفت. در ادامه جهت سنجش کارایی (میزان چسبندگی و بقای سلولی) داربست های مزبور، کاردیومیوسیت های بطنی نوزاد رت بر روی داربست ها کشت داده شدند و با فیبروبلاست های پوستی انسانی (HDF) مورد مقایسه قرار گرفتند.
یافته هانتایج نشان داد که قطر متوسط نانوفیبریل ها و زبری سطح به منظور کشت کاردیومیوسیت ها مناسب می باشد. فعالیت انقباضی خودبخودی کاردیومیوسیت ها تا پایان دوره آزمایش، ماندگار بود ولی از روز 5 تا 7 به تدریج اندکی کاهش یافت. با توجه به نتایج تصاویر میکروسکوپ نوری، چسبندگی HDFs بر روی داربست ها در تمام طول دوره آزمایش، بیش از چسبندگی کاردیومیوسیت ها بود.
نتیجه گیریBC و BCG علاوه بر نداشتن سمیت سلولی، دارای خصوصیات فیزیکوشیمیایی مناسب جهت حفظ شکل ظاهری و عملکرد انقباضی سلول های کاردیومیوسیت نوزاد دوروزه رت می باشند.
کلید واژگان: مهندسی بافت قلب, داربست سلولز باکتریایی, ژلاتین, کاردیومیوسیت های بطنی نوزاد رتIntroductionMyocardial infarction is one of the leading causes of death worldwide. The rate of heart tissue regeneration is limited following myocardial infarction. The combination of cell therapy and tissue engineering technology can lead to widespread clinical applications. In this study, we investigated the capability of the scaffolds to support cardiomyocyte attachment and growth cardiac tissue engineering.
Materials and MethodsA bacterial cellulose (BC) scaffold was prepared and coated with gelatin to form a gelatin-coated BC (BCG) scaffold. BC and BCG scaffolds were characterized using SEM, FE-SEM, AFM, and contact angle measurements. Neonatal rat-ventricular cardiomyocytes (nr-vCMCs) were cultured on scaffolds to explore the capability of the scaffolds (for cell attachment and survival) and were compared with human dermal fibroblasts (HDFs)
ResultsThe results showed that the average diameter of nanofibrils and surface roughness were suitable for cardiomyocyte culture. The contractile activity of nr-vCMCs remained during culture duration, but the mean beating frequency gradually decreased from the fifth to seventh day of culture. According to the results of light microscopy images, the adhesion of HDFs on the scaffolds was greater than cardiomyocyte attachment throughout the cell culture duration.
ConclusionIn addition to not being cytotoxic, BC and BCG have the appropriate physicochemical properties to preserve the morphology and contractile function of neonatal rat cardiomyocytes.
Keywords: Cardiac tissue engineering, Bacterial cellulose scaffold, Gelatin, Neonatal rat- ventricular cardiomyocytes -
ژلاتین متاکریلات یا ژلما حاصل واکنش پلیمر طبیعی ژلاتین و متاکریلات انیدرید است. در این واکنش، ژلاتین توسط متاکریلات عامل دار می شود. هیدروژل ژلاتین عامل دارشده با متاکریلات در سال های اخیر با توجه به خواص زیستی و فیزیکی مناسب آن به طور وسیع برای کاربردهای مختلف پزشکی استفاده شده است. هیدروژل ژلما به طور گسترده ای در مهندسی بافت از جمله مهندسی بافت استخوان، غضروف، قلب و عروق، به-کار می رود. این پلیمر در تحقیقات سلول های بنیادی، نشانه گذاری سلولی، دارورسانی و انتقال ژن و زیست-سازگاری جایگاه ویژه ای دارد. سامانه های هیدروژل ترکیبی همچنین می توانند با مخلوط کردن ژلما با نانوذراتی مانند نانولوله های کربنی و اکسیدگرافن و پلیمرهای دیگر برای ایجاد شبکه هایی با خواص خاص در کاربردهای زیستی مورد استفاده قرار گیرند. به بیان دیگر، در کنار خاصیت زیست سازگاری و زیست تخریب پذیری این ماده، با استفاده از نانوکامپوزیت ها می توان به خواص مطلوب دیگر مانند رسانایی و خواص مکانیکی دست یافت. به کارگیری نانوکامپوزیت های هیدروژلی بر پایه ژلما به دلیل خواص منحصر به فرد، آینده امیدوارکننده ای را در کاربرد این مواد در مهندسی پزشکی نوید می دهد.کلید واژگان: هیدروژل, ژلاتین متاکریلات, نانومواد, نانوکامپوزیت, کاربردهای زیست پزشکی
-
بیماری مربوط به عروق کرونر قلب از مهم ترین بیماریهای قلبی و عروقی است. پیوند اتوگرافت درمان متداول این بیماریست که در بسیاری از بیماران به دلایل مختلف قابل استفاده نیست. از این رو داشتن جایگزین های مطلوب در این زمینه امری اجتناب ناپذیر است. مهندسی بافت در مقیاس نانو می تواند منجر به توسعه ی جایگزین های زیست سازگار گردد و عملکرد بافت آسیب دیده را تا حدامکان حفظ کرده و یا بهبود بخشد. مهندسی بافت عروق خونی می تواند به عنوان یک نگرش امیدوارکننده جهت ساخت عروق مصنوعی مطرح شود. ساختارهای نانوالیافی به دلیل توانایی بالا در شبیه سازی ماتریس برون سلولی(ECM) و ایجاد تطابق بین خواص مکانیکی در داربست های رگی مصنوعی با عروق طبیعی، به عنوان بسترهای بالقوه جهت کاربردهای مهندسی بافت عروق مطرح می شوند. هدف اصلی پژوهش پیش رو ساخت و بهبود خواص مکانیکی داربست های رگی مصنوعی با ساختارهای کامپوزیت دوتایی، با استفاده از نانوالیاف پلیمرهای پلی یورتان، پلی اتیلن ترفتالات و پلی کاپرولاکتون، به روش الکتروریسی آمیخته می باشد. تمام ساختارها از نظر ریخت شناسی (SEM، FTIR) خواص مکانیکی (تنش، کرنش، مدول یانگ) مورد ارزیابی قرار گرفته اند. محدوده ی تغییرات تنش و مدول یانگ در ساختارهای PCL/PU و PET/PU به ترتیب 39/0 ± 66/2 تا 20/3 ±05/19 و 09/0± 18/3 تا 42/3 ± 23 مگاپاسکال به دست آمده است. همچنین محدوده تغییرات میانگین قطر الیاف و تخلخل در ساختارهای کامپوزیتی به ترتیب (94 ± 343 تا 83 ± 382 نانومتر) و (12/3 ± 60/58 تا 70/1 ± 0/81 درصد) گزارش شده است. بررسی ساختار و خواص مکانیکی داربست های ساخته شده نشان می دهد ساختار کامپوزیتی طراحی شده و بخصوص ساختار PET/PU می تواند دستاورد مناسبی جهت کاربردهای مهندسی بافت عروق خونی باشد
کلید واژگان: ساختارهای کامپوزیت, خواص مکانیکی, عروق خونی مصنوعی, الکتروریسی, مهندسی بافت.The artery diseases such as the coronary arteries are of the important cardiovascular diseases. The autograft as a common surgical is the main treatment for this problem, but in many patients, the autografts are not. So, due to a large number of requirements, it needs to find suitable replacements for diseases of blood vessels. Tissue engineering at the nanoscale level is a promising approach to the design and fabrication of artificial blood vessels. Nanomaterial structures are highly contributive in tissue engineering vascular scaffolds (TEVS) due to their ability in mimicking the nanoscale dimension of the natural extracellular matrix (ECM) and the existing mechanical match between the native vessel and the scaffold. The aim of this research was developing and mechanically improving nano-fibrous composite scaffolds using blend electrospinning methods with different ratios of the polyethylene terephthalate (PET), polyurethane (PU) and polycaprolactone (PCL). The morphological and mechanical properties all structures were evaluated using SEM, FTIR and tensile properties. The neat and composite structures were completely intact with randomly oriented fibers and without any beads. Results showed that the average fiber diameter, porosity, stress and Young’s modulus changes’ range in composite structures (PCL/PU and PET/PU) obtained 343 ± 94 to 382 ± 83 nm, 58.6 ± 3.12 to 81 ± 1.7 %, 2.66 ± 0.39 to 19.05 ± 3.2 MPa and 3.18 ± 0.09 to 41.4± 3.31 MPa, respectively. The fabricated scaffolds and especially PET/PU structure exhibited suitable mechanical and biological properties and clinical requirements as a small-diameter vascular graft.
Keywords: Composite structure, Mechanical Properties, artificial blood vessels, Electrospinning, Tissue engineering
-
از آنجا که گزینه «جستجوی دقیق» غیرفعال است همه کلمات به تنهایی جستجو و سپس با الگوهای استاندارد، رتبهای بر حسب کلمات مورد نظر شما به هر نتیجه اختصاص داده شدهاست.
- نتایج بر اساس میزان ارتباط مرتب شدهاند و انتظار میرود نتایج اولیه به موضوع مورد نظر شما بیشتر نزدیک باشند. تغییر ترتیب نمایش به تاریخ در جستجوی چندکلمه چندان کاربردی نیست!
- جستجوی عادی ابزار سادهای است تا با درج هر کلمه یا عبارت، مرتبط ترین مطلب به شما نمایش دادهشود. اگر هر شرطی برای جستجوی خود در نظر دارید لازم است از جستجوی پیشرفته استفاده کنید. برای نمونه اگر به دنبال نوشتههای نویسنده خاصی هستید، یا میخواهید کلمات فقط در عنوان مطلب جستجو شود یا دوره زمانی خاصی مدنظر شماست حتما از جستجوی پیشرفته استفاده کنید تا نتایج مطلوب را ببینید.
* ممکن است برخی از فیلترهای زیر دربردارنده هیچ نتیجهای نباشند.
-
معتبرحذف فیلتر