داربست میکروفایبرابریشمی متخلخل با تخریب پذیری آهسته برای تشکیل بافت عروق
تقاضای بالینی اساسی برای استفاده ازمهندسی بافت (TE) و ساختارهای سه بعدی (3D) درترمیم بافت و جایگزینی عضو وجود دارد. تلاش های جاری برای دستیابی به این هدف سبب ابتلا به نکروز در مرکز ساختارهای بزرگتر به دلیل محدودیت دراکسیژن رسانی و انتشار مواد مغذی شده است. بنابراین،  مهندسی بافت و ساختارهای سه بعدی نیازمند یک سیستم عروقی فوری برای عملکرد پایداربافت پس از پیوند می باشند. برای پرداختن به این چالش، هدف از این پروژه توسعه یک استراتژی برای وارد کردن میکروکانال هایی به داربست TE ابریشمی متخلخل بود که بتواند بصورت تجدیدپذیر با استفاده از میکروساخت و لیتوگرافی نرم به شکل فیبری درآید. ابریشم یک پلیمر زیستی مناسب برای این کاربرد است  به دلیل اینکه  از نظرمکانیکی مقاوم بوده، زیست سازگارو با تخریب پذیری آهسته در داخل بدن می باشد و در انواع سازه های مهندسی بافت استفاده می شود. ما ساخت یک داربست TE ابریشمی که شامل شبکه هایی از میکروکانال های متخلخل است را گزارش کردیم. این میکروکانال های متخلخل محصور از تشکیل لومن اندوتلیالی حمایت کرده که گام مهمی برای توسعه نیچ عروقی است، در حالی که داربست متخلخل اطراف میکروکانال ها نیز از شکل گیری بافت با استفاده از سلول های بنیادی مزانشیمی انسانی پشتیبانی می کند. این روش در مقایسه با سیستم های قبلی، که فاقد تخلخل ، زیست تخریب پذیری و سرعت تخریب بالا برای حفظ ساختار و عملکرد بافت بودند، برای ساخت سازه های TE عروقی سودمندتر است. از اثرات گسترده این تحقیق این است که مطالعه سیستمیک و تکوین پیچیده، بافت های مهندسی شده با اندازه بزرگ  از طب ترمیمی تا مدل های بافتی آزمایشگاهی بیماری ها را ممکن می سازد.

Adv Funct Mater. 2013 Jul 19;23(27):3404-3412.

Slowly degradable porous silk microfabricated scaffolds for vascularized tissue formation.

Wray LS, Tsioris K, Gi ES, Omenetto FG, Kaplan DL.

Source

Department of Biomedical Engineering, Tufts University, 4 Colby Street, Medford, MA, 02155 (USA).

Abstract

There is critical clinical demand for tissue-engineered (TE), three-dimensional (3D) constructs for tissue repair and organ replacements. Current efforts toward this goal are prone to necrosis at the core of larger constructs because of limited oxygen and nutrient diffusion. Therefore, critically sized 3D TE constructs demand an immediate vascular system for sustained tissue function upon implantation. To address this challenge the goal of this project was to develop a strategy to incorporate microchannels into a porous silk TE scaffold that could be fabricated reproducibly using microfabrication and soft lithography. Silk is a suitable biopolymer material for this application because it is mechanically robust, biocompatible, slowly degrades in vivo, and has been used in a variety of TE constructs. We report the fabrication of a silk-based TE scaffold that contains an embedded network of porous microchannels. Enclosed porous microchannels support endothelial lumen formation, a critical step toward development of the vascular niche, while the porous scaffold surrounding the microchannels supports tissue formation, demonstrated using human mesenchymal stem cells. This approach for fabricating vascularized TE constructs is advantageous compared to previous systems, which lack porosity and biodegradability or degrade too rapidly to sustain tissue structure and function. The broader impact of this research will enable the systemic study and development of complex, critically-sized engineered tissues, from regenerative medicine to in vitro tissue models of disease states.

PMID: 24058328