به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، آسیب مغزی تروماتیک (TBI) یکی از علل اصلی مرگ و میر و اختلالات طولانی مدت در سطح جهان است. TBI دارای یک آسیب شناسی پویا است که شامل انواع رویدادهای متابولیکی و مولکولی است که در دو فاز اولیه و ثانویه رخ می‌‌دهد. یک ضربه خارجی قوی به مغز فاز اولیه را آغاز می‌کند و به دنبال آن فاز ثانویه شامل آزاد شدن یون‌های کلسیم (Ca2+) و شروع آبشاری از فرآیندهای التهابی، از جمله اختلال عملکرد میتوکندری، افزایش استرس اکسیداتیو، فعال شدن گلیال است. سلول‌ها و آسیب به سد خونی مغزی (BBB) منجر به نشت پاراسلولی می‌شود. در حال حاضر، هیچ داروی مورد تایید FDA برای TBI وجود ندارد، اما رویکردهای موجود بر ارائه درمآن‌های میکرو و ماکرومولکولی تکیه دارند که توسط BBB، حفظ ضعیف، سمیت خارج از هدف و آسیب‌شناسی پیچیده TBI محدود شده‌اند. بنابراین، تقاضا برای درمآن‌های نوآورانه و جایگزین با تاکتیک‌های تحویل موثر برای تشخیص و درمان TBI وجود دارد. مهندسی بافت، که شامل استفاده از مواد زیستی است، یکی از این رویکردهای جایگزین است. مواد زیستی، مانند هیدروژل‌ها، از جمله پپتیدهای خودآرایی و نانوالیاف الکتروریسی‌شده، می‌توانند به تنهایی یا در ترکیب با سلول‌های بنیادی عصبی برای القای رشد نوریت، تمایز سلول‌های بنیادی عصبی انسان، و پل زدن شکاف عصبی در TBI استفاده شوند. 
بیومواد در اختلالات عصبی
مواد زیستی برای اثرات درمانی در طیف وسیعی از اختلالات عصبی، از جمله TBI، آسیب نخاعی، AD، PD و سکته مغزی در حال بررسی هستند. در این تحقیقات نشان داده شده است که بیومواد به تنهایی یا در ترکیب با عوامل دیگر مانند سلول‌ها، رشد، عوامل نوروتروفیک یا رگ زایی و اجزای ماتریکس خارج سلولی (ECM) اثرات درمانی دارند. بافت مغز ظریف ترین، نرم ترین و الاستیک ترین بافت بدن انسان است. علاوه بر این، مغز دارای ترکیب سلولی و سفتی ناهمگن است. در ساختارهای تشریحی فردی نیز ناهمگنی وجود دارد.
بیومواد و مکانیسم‌های عمل آن‌ها در TBI
در مقایسه با سایر سیستم‌های اندام بدن، استراتژی‌های درمانی مانند افزایش اکسیژن رسانی به بافت آسیب‌دیده و تنظیم دما در بافت‌های آسیب‌دیده مغز مؤثرتر و دشوارتر بوده است، که پیامد احتمالی پیچیدگی CNS یا محیط نامناسب در اطراف محل آسیب درمان TBI در حال حاضر عمدتاً به روش‌های جراحی متکی است، در حالی که درمان‌های دارویی هنوز در دست بررسی هستند.
بیومواد مورد استفاده در درمان TBI
هر دو بیومواد طبیعی و مصنوعی در درمان TBI مورد بررسی قرار گرفته‌اند. در واقع، افزایش رشد نوریت، تمایز سلول‌های بنیادی عصبی انسان، و پل زدن شکاف عصبی نورون‌های آسیب‌دیده یا سلول‌های بنیادی پیوندی همگی با موفقیت در مدل‌های TBI با استفاده از مواد زیستی طبیعی و مصنوعی انجام شده است. علاوه بر این، هیدروژل‌ها، از جمله پپتیدهای خودآرایی، و الیاف الکتروریسی شده، بیشترین امید را در درمان TBI نشان داده‌اند.
هیدروژل‌ها
رویکرد داربست هیدروژلی تا کنون بیشترین امید را در درمان TBI نشان داده است زیرا در مقایسه با داربست‌های پلیمری مصنوعی، که باید قبل از کاشت به شکل خاصی قالب گیری شوند، محدودیت‌های مکانیکی/مکانی را نشان نمی‌‌دهد. سیستم‌های جامد مانند نانوالیاف فاقد سیالیت موجود در هیدروژل‌ها هستند و بنابراین نمی‌توانند ضایعات نامنظم را به طور موثر پر کنند. علاوه بر این، خواص مکانیکی هیدروژل‌ها را می‌توان برای تقلید از بافت‌های نرم، مانند مغز، تغییر داد، که انتقال سیگنال‌های مکانیکی به سلول‌ها را تسهیل می‌کند، مشابه آنچه در بافت‌های طبیعی رخ می‌دهد. این امر به ویژه برای بهبود TBI مهم است، که در آن وجود اسکار گلیال مانع از انتقال سیگنال عصبی، نوروژنز و بهبود عملکردی می‌شود. وجود یک هیدروژل رسانا ممکن است این نقایص را کاهش دهد.
پپتیدهای خود مونتاژ شونده
پپتیدهای خود مونتاژ شونده (SAP) هیدروژل‌ها را در آب تشکیل می‌دهند و نوع اصلی هیدروژل‌های خودآرایی هستند. SAPها از واحدهای تکرار شونده اسیدهای آمینه تشکیل شده‌اند که می‌توانند ساختارهای دو لایه بتا را در آب تشکیل دهند. بسته به توالی اسیدهای آمینه‌ای که از آن‌ها ساخته شده‌اند ممکن است دارای خواص آب دوست یا آبگریز باشند. به عنوان مثال، اسیدهای آمینه حاوی هیدروکسیل آن‌ها را در آب قابل حل تر می‌کند. داربست‌های خود مونتاژ شده با ساختارهای نرم و قابل تغییر شکل به دلیل نیروهای غیرکووالانسی داخلی که مونومرهای آن‌ها را به هم پیوند می‌دهند مشخص می‌شوند و در نتیجه می‌توانند شکل بافت آسیب دیده را در صورت تزریق به بافت‌ها یا اندام‌های آسیب دیده به خود بگیرند. SAP ها را می‌توان با افزودن یک موتیف عملکردی به پپتید SAP اصلاح کرد. موتیف عملکردی می‌تواند خواص رگ زایی، محرک رشد، نوروتروفیک یا چسبندگی ECM داشته باشد.
نانوالیاف الکتروریسی شده
نانوالیاف الکتروریسی نیز در درمان TBI مورد بررسی قرار گرفته است. اثرات پانسمان شبکه‌ای نانوالیاف کوپلیمر ال-لاکتید-کاپرولاکتون در مطالعه‌ای توسط Sulejczak و همکاران مورد بررسی قرار گرفت و توانایی آن در به تاخیر انداختن و کاهش فرآیندهای آسیب رسان مانند تخریب عصبی، نفوذ سلول‌های التهابی سیستمیک و تشکیل بیش از حد اسکارهای گلیال را آشکار کرد. خواص ضد التهابی داربست‌های نانوالیاف الکتروریسی شده به ویژه قابل توجه است. یک مطالعه اخیر با پیوند کووالانسی گالاکتوز به سطح داربست‌های نانوالیاف PCL، پلیمری به نام پلی (L-lysine)-لاکتیک اسید (PLL-LBA) تولید کرد.
مکانیسم‌های تعمیر توسط بیومتریال در TBI
بیوموادهای کاربردی می‌توانند مجموعه‌ای متنوع از اثرات درمانی را برای پرداختن به ماهیت چند وجهی TBI ارائه دهند. این بیومواد می‌توانند از طریق مکانیسم‌های متعددی مانند ترویج نوروژنز، افزایش تمایز سلول‌های بنیادی عصبی کاشته شده و درون زا به نورون‌ها به جای آستروسیت‌ها یا گلیا، مهار آپوپتوز، تحریک اثرات ضد التهابی و کاهش عمل کنند. 
عوارض، محدودیت‌ها و توصیه‌ها
در زمینه بازسازی CNS، توسعه مواد زیستی که زیست تخریب پذیر، زیست سازگار و انعطاف پذیر مکانیکی هستند، هنوز یک چالش بزرگ است. طراحی و استفاده از این مواد مستلزم کنترل دقیق بر تحویل آن‌ها است تا بتوانند عملکرد درمانی خود را در مکان مناسب و در زمان مناسب انجام دهند. علاوه بر این، ایجاد موادی که تعادل ظریف مشابه یا مشابهی از خواص ساختاری و بیولوژیکی بافت‌های طبیعی را نشان می‌دهند، مانع دیگری است. چالش‌های دیگر، از جمله لزوم بهبود استحکام مکانیکی، دوام و پایداری در طول کاربرد، و همچنین تعادل بین سیالیت و استحکام مکانیکی، استفاده از مواد زیستی را محدود می‌کند. علاوه بر این، ایجاد بیومواد یک چالش فنی اساسی در حفظ جریان آزاد مواد مغذی، اکسیژن و مواد دارویی تولید شده توسط سلول‌های محصور شده، و در عین حال جلوگیری از تورم و پارگی نهایی سلول‌ها ارائه می‌کند.
اگرچه TBI یکی از علل اصلی مرگ و میر و ناتوانی در سراسر جهان است، اما هنوز درمان قطعی ندارد. استفاده از بیومواد به عنوان یک رویکرد درمانی امیدوارکننده برای TBI در حال ظهور است. این درمان‌های نوآورانه شامل ترمیم بافت آسیب‌دیده مغز با استفاده از هیدروژل‌ها، از جمله پپتیدهای خودآرایی و نانوالیاف الکتروریسی شده است. این بیومواد را می‌توان به تنهایی یا در ترکیب با سلول‌های بنیادی، فاکتورهای نوروتروفیک و رشد، پروتئین‌های ECM، آنتی اکسیدآن‌ها، بخش‌های اکسیژن رسانی، فاکتورهای رگ زایی و سایر بخش‌های عملکردی استفاده کرد. این بیومواد پتانسیل زیادی در کاهش استرس اکسیداتیو، التهاب عصبی، آپوپتوز، تشکیل آستروسیت‌ها و اسکارهای گلیال، و پارگی BBB، ترویج رشد نوریت، نوروژنز و تمایز سلول‌های بنیادی عصبی، نئوواسکولاریزاسیون، تشکیل سیناپس و شکاف عصبی نشان داده‌اند. مدل‌های TBI در حالی که مدل‌های حیوانی اثربخشی این استراتژی‌های مهندسی بافت را در درمان TBI نشان داده‌اند، هنوز اطلاعات کافی در مورد اثربخشی آن‌ها در افراد انسانی وجود ندارد. بنابراین، این بیومواد هنوز برای درمان TBI در یک محیط بالینی استفاده نشده است. 
پایان مطلب/