Konstrukti tkivnim inženjeringom koriste se za stvaranje bioloških supstituta za obnavljanje ili poboljšanje funkcionisanja tkiva. Ćelije, kao sastavni dio strukture, mogu se dobiti iz različitih izvora i locirati na različite faze diferencijacija od slabo diferenciranih ćelija do visoko diferenciranih specijalizovanih ćelija. Popunjavanje pripremljenog matriksa ćelijama je urgentan problem moderne biomedicine. U ovom slučaju, svojstva površine matriksa utiču na kolonizaciju ćelija, uključujući vezivanje ćelija i njihovu proliferaciju duž matriksa.
Trenutno poznate metode za dobijanje tkivno inženjerskih konstrukata koriste pripremu ćelijske suspenzije i fizičku aplikaciju ove suspenzije na biokompatibilni materijal putem postepenog taloženja kulture suspenzije sa formiranjem monosloja i stavljanjem materijala u rastvor za dugo vremena dovoljno da ćelije prodru kroz cijeli volumen materijala, kao i da koriste 3D bioprinting. Ponuđeno Različiti putevi formiranje tkivno projektovanih ekvivalenata šupljih unutrašnjih organa, kao što su uretra, bešika, žučni kanali, traheja.
Klinička istraživanja[ | ]
Proučavane su konstrukcije tkivnim inženjeringom na bazi biokompatibilnih materijala klinička istraživanja kod pacijenata sa urološkim i dermatološkim oboljenjima.
vidi takođe [ | ]
Bilješke (uredi) [ | ]
- , Fox C. F. Inženjering tkiva: zbornik radova sa radionice, održane u Granlibakenu, Lake Tahoe, Kalifornija, 26-29 februara 1988. - Alan R. Liss, 1988. - T. 107.
- Atala A., Kasper F. K., Mikos A. G. Inženjering kompleksnih tkiva // Znanstvena translacijska medicina. - 2012. - T. 4, br. 160. - S. 160rv12. - ISSN 1946-6234. - DOI: 10.1126 / scitranslmed.3004890.
- Vasyutin I.A., Lyundup A.V., Vinarov A.Z., Butnaru D.V., Kuznetsov S.L. Rekonstrukcija uretre korištenjem tehnologija tkivnog inženjeringa. (rus.) // Bilten Ruska akademija medicinske nauke... - 2017. - T. 72, br. - S. 17–25. - ISSN 2414-3545. - DOI: 10.15690 / vramn771.
- Baranovskiy D.S., Lundup A.V., Parshin V.D. Dobivanje funkcionalnog punopravnog trepljastog epitela in vitro za tkivno inženjerstvo traheje (ruski) // Bilten Ruske akademije medicinskih nauka. - 2015. - T. 70, br. 5. - S. 561-567. - ISSN 2414-3545. - DOI: 10.15690 / vramn.v70.i5.1442.
- Lawrence B. J., Madihally S. V. Kolonizacija ćelija u razgradivim 3D poroznim matricama // Adhezija i migracija ćelija. - 2008. - T. 2, br. - S. 9-16.
- Mironov V. et al. Štampanje organa: kompjuterski podržano mlazno inženjerstvo tkiva // TRENDS in Biotechnology. - 2003. - T. 21. - Br. 4. - S. 157-161. doi:
) — stvaranje novih tkiva i organa za terapijsku rekonstrukciju oštećenog organa isporukom potpornih struktura, molekularnih i mehaničkih signala za regeneraciju do željenog područja.
Opis
Konvencionalni implantati napravljeni od inertnih materijala mogu samo eliminirati fizičke i mehaničke nedostatke oštećenih tkiva. Cilj tkivnog inženjeringa je obnoviti biološke (metaboličke) funkcije, odnosno regenerirati tkivo, umjesto da ga jednostavno zamijeni sintetičkim materijalom.
Izrada implantata (grafta) tkivnog inženjeringa uključuje nekoliko faza:
- selekcija i uzgoj vlastitog ili donorskog ćelijskog materijala;
- razvoj specijalnog nosača za ćelije (matriksa) na bazi biokompatibilnih materijala;
- primjena stanične kulture na matriks i razmnožavanje stanica u bioreaktoru s posebnim uslovima uzgoj;
- direktno umetanje transplantata u područje zahvaćenog organa ili preliminarno postavljanje u dobro prokrvljeno područje za sazrijevanje i stvaranje mikrocirkulacije unutar grafta (prefabrikacija).
Ćelijski materijal mogu biti ćelije regenerisanog tkiva ili matične ćelije. Za izradu matrica za kalemljenje koriste se biološki inertni sintetički materijali, materijali na bazi prirodnih polimera (hitozan, alginat, kolagen), kao i biokompozitni materijali. Na primjer, ekvivalenti koštanog tkiva dobiveno usmjerenom diferencijacijom matičnih stanica koštane srži, krv iz pupkovine ili masnog tkiva. Zatim se nastali osteoblasti (mlade koštane ćelije odgovorne za njegov rast) nanose na različite materijale koji podržavaju njihovu diobu - donorsku kost, kolagene matrice, porozni hidroksiapatit, itd. , Rusija, Italija. Ovi dizajni omogućavaju poboljšano zacjeljivanje opsežnih opekotina. Razvoj transplantata se obavlja iu kardiologiji (vještački srčani zalisci, rekonstrukcija velikih krvnih žila i kapilarne mreže); za obnavljanje respiratornog sistema (larinksa, traheje i bronhija), tanko crijevo, jetra, organi mokraćnog sistema, žlijezde unutrašnja sekrecija i neurone. metali se u tkivnom inženjerstvu koriste za kontrolu rasta ćelija djelovanjem na njih magnetna polja različitim pravcima. Na primjer, na ovaj način je bilo moguće stvoriti ne samo analoge struktura jetre, već i tako složene strukture kao što su elementi mrežnice. Takođe, materijali stvoreni metodom litografije elektronskog snopa (EBL) obezbeđuju matrične površine nanorazmera za efektivna formacija koštanih implantata. Izrada umjetnih tkiva i organa omogućit će odustajanje od transplantacije većine donatorskih organa, a poboljšat će se kvalitet života i preživljavanje pacijenata.
Autori
- Narodicki Boris Savelijevič
- Nesterenko Ljudmila Nikolajevna
Izvori od
- Nanotehnologija u tkivnom inženjerstvu // Nanometar. -www.nanometer.ru/2007/10/16/tkanevaa_inzheneria_4860.html
- Matična ćelija// Wikipedia, slobodna enciklopedija.www.ru.wikipedia.org / wiki / Matične_ćelije (datum pristupa: 12.10.2009.).
Članak za konkurs "bio/mol/tekst": Petar I je sanjao da "otvori prozor u Evropu", a naučnici našeg vremena - prozor u savremena medicina... Kombinacija "medicina + biotehnologija" ogleda se u tkivnom inženjeringu - tehnologiji koja otvara mogućnost vraćanja izgubljenih organa bez transplantacije. Metode i rezultati tkivnog inženjeringa su upečatljivi: ovo je proizvodnja živih (a ne vještačkih!) organa i tkiva; regeneracija tkiva; 3D printanje krvnih žila; korištenje hirurških šavova koji se "tope" u tijelu i još mnogo toga.
Poslednjih decenija jasno su se ispoljile alarmantne tendencije starenja stanovništva, porasta broja bolesti i invaliditeta radno sposobnog stanovništva, što hitno zahteva razvoj i implementaciju kliničku praksu novi, efikasniji i dostupne metode rehabilitacijski tretman bolestan. Slika 1 pokazuje kako se struktura bolesti trenutno mijenja.
Danas znanost i tehnologija nude nekoliko alternativnih načina za obnavljanje ili zamjenu oštećenih ili oboljelih tkiva i organa:
- transplantacija;
- implantacija;
- tkivno inženjerstvo.
U okviru ovog članka detaljnije ćemo se zadržati na mogućnostima i perspektivama tkivnog inženjeringa.
Inženjering tkiva je moderna inovativna tehnologija
U osnovi novi pristup - inženjering ćelija i tkiva- je najnoviji napredak u oblasti molekularne i ćelijske biologije. Ovaj pristup je otvorio široke izglede za stvaranje efikasnih biomedicinskih tehnologija, uz pomoć kojih to postaje moguća restauracija oštećena tkiva i organi i liječenje niza teških metaboličkih bolesti kod ljudi.
Svrha tkivnog inženjeringa- osmišljavanje i uzgoj izvan ljudskog tijela živih, funkcionalnih tkiva ili organa za naknadnu transplantaciju pacijentu radi zamjene ili stimulacije regeneracije oštećenog organa ili tkiva. Drugim riječima, na mjestu kvara mora se popraviti trodimenzionalni struktura tkanine.
Važno je napomenuti da konvencionalni implantati napravljeni od inertnih materijala mogu samo eliminirati fizički i mehanički nedostaci oštećenih tkiva, - za razliku od tkiva dobijenih inženjerskom metodom, koja obnavljaju, uključujući biološki(metaboličke) funkcije. Odnosno, dolazi do regeneracije tkiva, a ne do njegove jednostavne zamjene sintetičkim materijalom.
Međutim, za razvoj i unapređenje metoda rekonstruktivne medicine zasnovane na tkivnom inženjeringu neophodno je ovladavanje novim visokofunkcionalnim materijalima. Ovi materijali, koji se koriste za stvaranje bioimplantata, trebalo bi da daju konstrukcijama tkivnim inženjeringom karakteristike svojstvene živim tkivima:
- sposobnost samoizlječenja;
- sposobnost održavanja opskrbe krvlju;
- sposobnost promjene strukture i svojstava kao odgovor na faktore okruženje uključujući mehanički stres.
Ćelije i matrice - osnove inženjerstva tkiva
Većina važan element uspjeh je prisustvo potrebnog broja funkcionalno aktivnih stanica sposobnih za diferencijaciju, održavanje odgovarajućeg fenotipa i obavljanje specifičnosti biološke funkcije... Izvor ćelija mogu biti tjelesna tkiva i unutrašnje organe... Moguće je koristiti odgovarajuće ćelije od pacijenta kojem je potrebna rekonstruktivna terapija, ili od bliski rođak(autogene ćelije). Mogu se koristiti ćelije različitog porijekla, uključujući primarne (slika 2) i matične ćelije (slika 3).
Slika 2. Primarna ljudska ćelija.
Biblioteka Kyokushinkai federacije Južnouralska
Primarne ćelije su zrele ćelije određenog tkiva koje se mogu uzeti direktno iz organizma donora ( ex vivo) hirurški... Ako se primarne ćelije uzmu od određenog donorskog organizma, a naknadno je potrebno ugraditi te ćelije u njega kao primaoca, tada je isključena verovatnoća odbacivanja implantiranog tkiva, jer postoji maksimalna moguća imunološka kompatibilnost primarnog. ćelije i primaoca. Međutim, primarne ćelije se u pravilu ne mogu dijeliti - njihov potencijal za reprodukciju i rast je nizak. Prilikom kultivacije takvih ćelija in vitro(putem tkivnog inženjeringa) za neke tipove ćelija moguća je dediferencijacija, odnosno gubitak specifičnih, individualnih svojstava. Na primjer, hondrociti uvedeni u kulturu izvan tijela često proizvode vlaknastu, a ne prozirnu hrskavicu.
Budući da primarne ćelije nisu u stanju da se dijele i mogu izgubiti svoja specifična svojstva, pojavila se potreba za alternativnim izvorima ćelija za razvoj tehnologija ćelijskog inženjeringa. Matične ćelije su postale takva alternativa.
Za usmjeravanje organizacije, podršku rastu i diferencijaciji ćelija tokom rekonstrukcije oštećenog tkiva, potreban je poseban nosač ćelija - matrica, što je trodimenzionalna mreža slična sunđeru ili plovućcu (slika 4). Za njihovu izradu koriste se biološki inertni sintetički materijali, materijali na bazi prirodnih polimera (hitozan, alginat, kolagen) i biokompoziti. Na primjer, ekvivalenti koštanog tkiva se dobivaju usmjerenom diferencijacijom matičnih stanica iz koštane srži, krvi pupčane vrpce ili masnog tkiva u osteoblaste, koji se zatim primjenjuju na različite materijale koji podržavaju njihovu diobu (na primjer, donorska kost, kolagene matrice itd. .).
„Brendirana“ strategija tkivnog inženjeringa
Danas je jedna od strategija tkivnog inženjeringa sljedeća:
- Selekcija i uzgoj vlastitih ili donorskih matičnih ćelija.
- Razvoj specijalnog nosača za ćelije (matriksa) na bazi biokompatibilnih materijala.
- Primena ćelijske kulture na matriks i razmnožavanje ćelija u bioreaktoru sa posebnim uslovima kultivacije.
- Direktno umetanje tkivno projektovane strukture u područje zahvaćenog organa ili preliminarno postavljanje u dobro opskrbljeno krvlju za sazrijevanje i stvaranje mikrocirkulacije unutar strukture (prefabrikacija).
Skele potpuno nestaju nakon nekog vremena nakon implantacije u organizam domaćina (u zavisnosti od brzine rasta tkiva), a na mjestu defekta ostaje samo novo tkivo. Također je moguće uvesti matriks sa već djelomično formiranim novim tkivom ("biokompozit"). Naravno, nakon implantacije, tkivno projektovana struktura mora zadržati svoju strukturu i funkcije u periodu koji je dovoljan da obnovi normalno funkcioniranje tkiva na mjestu defekta i integrira se s okolnim tkivima. Ali, nažalost, idealne matrice koje zadovoljavaju sve potrebne uslove još nisu stvorene.
Krvni sudovi iz štampača
Obećavajuće tehnologije tkivnog inženjeringa otvorile su mogućnost laboratorijskog stvaranja živih tkiva i organa, ali nauka je i dalje nemoćna pred stvaranjem složenih organa. Međutim, relativno nedavno, naučnici pod vodstvom dr. Guntera Tovara ( Gunter Tovar) iz Fraunhoferovog društva u Njemačkoj napravili su veliki iskorak u tkivnom inženjerstvu - razvili su tehnologiju za stvaranje krvnih sudova. Ali činilo se da je nemoguće umjetno stvoriti kapilarne strukture, jer one moraju biti fleksibilne, elastične, malog oblika i istovremeno biti u interakciji s prirodnim tkivima. Čudno, ali proizvodne tehnologije su priskočile u pomoć - metoda brze izrade prototipa (drugim riječima, 3D štampanje). Podrazumijeva se da se složeni 3D model (u našem slučaju krvni sud) štampa na 3D inkjet štampač korišćenjem specijalnog "mastila" (slika 5).
Štampač nanosi materijal u slojevima, a na određenim mestima su slojevi hemijski vezani. Imajte na umu, međutim, da 3D štampači još nisu dovoljno precizni za najmanje kapilare. U tom smislu primijenjena je metoda višefotonske polimerizacije koja se koristi u industriji polimera. Kratki, intenzivni laserski impulsi koji obrađuju materijal pobuđuju molekule toliko snažno da međusobno djeluju u dugim lancima. Tako se materijal polimerizira i postaje tvrd, ali elastičan, poput prirodnih materijala. Ove reakcije su toliko kontrolirane da se mogu koristiti za stvaranje najmanjih struktura iz trodimenzionalnog "nacrta".
A da bi se stvoreni krvni sudovi spojili sa ćelijama tela, modifikovane biološke strukture (na primer, heparin) i "sidreni" proteini se integrišu u njih tokom proizvodnje krvnih sudova. U sljedećoj fazi, endotelne ćelije (jedan sloj ravnih ćelija koje se oblažu unutrašnja površina krvne žile) - tako da se komponente krvi ne lijepe za zidove vaskularni sistem, te su se po njoj slobodno prevozili.
Međutim, prije nego što zaista možete implantirati organe uzgojene u laboratoriji krvni sudovi, proći će neko vrijeme.
Hajde, Rusija, hajde!
Bez lažne skromnosti, možemo reći da i u Rusiji postoji naučna osnova za praktična primjena biomedicinski materijali nove generacije. Zanimljiv razvoj predložila je mlada naučnica iz Krasnojarska Ekaterina Igorevna Šišatskaja (slika 6) - rastvorljivi biokompatibilni polimer bioplastotan... Ona jednostavno objašnjava suštinu svog razvoja: “Trenutno, liječnici doživljavaju veliki nedostatak materijala koji mogu zamijeniti segmente ljudsko tijelo... Uspjeli smo sintetizirati jedinstveni materijal koji je u stanju zamijeniti elemente ljudskih organa i tkiva"... Razvoj Ekaterine Igorevne naći će primjenu, prije svega, u hirurgiji. “Najjednostavniji su, na primjer, šavovi od našeg polimera, koji se rastvaraju nakon što rana zacijeli., - kaže Šišatskaja. - U krvne žile možete napraviti i posebne umetke - stentove. To su male, šuplje cijevi koje se koriste za proširenje posude. Neko vrijeme nakon operacije krvna žila se obnavlja, a polimerni nadomjestak se rastvara" .
Prvo iskustvo transplantacije tkivno inženjering konstrukta u klinici
Slika 7. Paolo Macchiarini, čiji je majstorski kurs "Ćelijske tehnologije za tkivno inženjerstvo i rast organa" održan u Moskvi 2010. godine.
U jesen 2008., šef klinike Univerziteta u Barseloni (Španija) i Medicinskog fakulteta u Hanoveru (Nemačka), profesor Paolo Macchiarini ( Paolo macchiarini; pirinač. 7) izvršio prvu uspješnu transplantaciju bioinženjerskog ekvivalenta traheje pacijentu sa stenozom glavnog lijevog bronha od 3 cm (slika 8).
Segment kadaverične traheje dužine 7 cm uzet je kao matrica za budući transplantat. Da bi se dobio prirodni matriks, superiorniji po svojstvima od svega što se može napraviti od polimernih cijevi, dušnik je očišćen od okolnog vezivno tkivo, donorske ćelije i antigeni histokompatibilnosti. Prečišćavanje se sastojalo od 25 devitalizacijskih ciklusa korištenjem 4% natrijum deoksiholata i deoksiribonukleaze I (proces je trajao 6 sedmica). Nakon svakog ciklusa devitalizacije, rađen je histološki pregled tkiva radi određivanja broja preostalih nukleiranih ćelija, kao i imunohistohemijska studija na prisustvo antigena histokompatibilnosti HLA-ABC, HLA-DR, HLA-DP i HLA- DQ u tkivu. Zahvaljujući bioreaktoru vlastitog dizajna (slika 9), naučnici su ravnomjerno nanijeli ćelijsku suspenziju pomoću šprica na površinu polako rotirajućeg dijela dušnika. Zatim je graft, napola potopljen u medijum kulture, rotiran oko svoje ose kako bi naizmjenično stupio u kontakt stanica s podlogom i zrakom.
Slika 9. Bioreaktor za stvaranje tkivnog inženjeringa ekvivalenta traheji. A- dijagram bioreaktora, pogled sa strane. B- zaptivanje bioreaktora. V- bioreaktor sa tkivnim inženjeringom ekvivalentom traheje in situ. G- bioreaktor nakon uklanjanja trahejnog ekvivalenta. D- prikaz trahealnog ekvivalenta neposredno prije operacije.
Trahealni ekvivalent bio je u bioreaktoru 96 sati; zatim je transplantirana pacijentu. Tokom operacije u potpunosti je odstranjen glavni lijevi bronh i dio dušnika uz koji je bio uz njega. U nastalu prazninu je ušiven graft, a zbog elastičnosti tkiva donora prevaziđena je nesklada između promjera lumena tkivno-inženjerskog ekvivalenta i bronha primaoca.
Deset dana nakon operacije pacijent je otpušten iz klinike bez znakova respiratorna insuficijencija i imuni odgovor na odbacivanje transplantata. Prema kompjuterizovana tomografija, uz pomoć kojih je napravljena virtuelna 3D rekonstrukcija respiratornog trakta, tkivnim inženjeringom ekvivalent se praktično nije razlikovao od vlastitih bronhija pacijenta (slika 10).
;. Dnevna pošta;Inženjering tkiva Je znanost o dizajniranju i proizvodnji tkiva, uključujući kosti i druga mišićno-koštana tkiva. I tkivni inženjering i morfogeneza se zasnivaju na tri komponente - morfogenetskim signalima, kompetentnim matičnim ćelijama i strukturama skele. Obnova mišićno-skeletnog tkiva generalizira i embrionalni razvoj i morfogenezu. Morfogeneza je grupa nauka u razvoju koja proučava formiranje struktura, opšta struktura tijelo na putu ka funkcionisanju odraslih.
Stoga se impulsi uključeni u morfogenezu moraju koristiti u inženjeringu koštanog tkiva. Morfogenetski proteini kostiju imaju široko usmjerenu (pleotropnu) funkciju u primarnom formiranju struktura, diferencijaciji stanica i restauraciji kosti i zglobne hrskavice. Sposobnost kosti da je promijeni (rekreativna sposobnost) ovisi o morfogenetskim proteinima kosti u koštanom matriksu. Morfogenetski proteini kostiju djeluju preko receptora i Smads 1, 5 i 8 kako bi stimulirali ćelijske linije hrskavice i kosti. Homeostaza tkivno projektovane kosti i hrskavice zavisi od održavanja ekstracelularnog matriksa i biomehanike. Upotreba morfogenetskih koštanih proteina u genska terapija a oslobađanje matičnih stanica u biomimetičkom ekstracelularnom matriksu dovodi do funkcionalnosti kostiju. U zaključku, treba napomenuti da je naše vrijeme vrijeme uzbudljivih otkrića u području funkcionalnog inženjeringa tkiva, koštanih impulsa, okvirnih struktura i matičnih stanica.
Jedan od izazova s kojim se susreće ortopedski kirurg je restauracija i rekonstrukcija velikog segmenta skeletne kosti oštećene kao rezultat uklanjanja. maligni tumor kosti ili ozljede. Iako je alogenski transplantat za velike koštane segmente sve više prihvaćen, on ima nedostatke mogućih prijeloma. Problem fraktura kostiju kod pacijenata sa postmenopauzalnom osteoporozom, metastazama uzrokovanim karcinomom dojke ili prostate i metabolički poremećaji kao što je dijabetes zahtijevaju primjenu principa tkivnog inženjeringa na kosti.
Inženjering tkiva je nauka o dizajniranju i proizvodnji novih tkiva za funkcionalnu popravku oštećeni organi i zamjena dijelova tijela izgubljenih zbog raka, razne bolesti i povrede. Među mnogim tjelesnim tkivima, kost ima visoku sposobnost popravljanja, te je stoga mjerilo za principe tkivnog inženjeringa općenito. U bliskoj budućnosti, akumulacija znanja iz oblasti tkivnog inženjeringa će dovesti do stvaranja koštanih implantata sa određenim parametrima za upotrebu u ortopedskoj hirurgiji.
Tri glavne komponente tkivnog inženjeringa i regeneracije tkiva su signali, matične ćelije i skele. Specifičnost signala zavisi od morfogeneze tkiva i induktivnih stimulansa u embriju u razvoju. Uglavnom se razmnožavaju tokom regeneracije. Koštane transplantate hirurzi koriste više od jednog veka. Urist jeste najvažnije otkriće pokazujući da je implantacija demineraliziranih, zamrzavanjem osušenih segmenata alogene kosti kunića uzrokovala formiranje nove kosti. Pokazalo se da je stimulacija formiranja kosti uzastopno, korak po korak, gdje se odvijaju tri ključne faze - kemotaksa, mitoza i diferencijacija. Hemotaksa je usmjereno kretanje stanica pod utjecajem kemijskih signala koji se oslobađaju iz demineraliziranog koštanog matriksa. Kretanje i naknadno prianjanje stanica koje formiraju kosti na matriksu kolagena determinisano je prisustvom fibronektina u njemu.
Vrhunac proliferacije stanica pod utjecajem stimulansa rasta oslobođenih iz netopivog demineraliziranog matriksa uočava se trećeg dana. Formiranje hrskavice dostiže svoj maksimum 7-8 dana, nakon čega slijedi vaskularna invazija i, počevši od 9. dana, uočava se osteogeneza. Formiranje kosti dostiže vrhunac za 10-12 dana, što pokazuje aktivnost alkalne fosfataze. Nakon toga slijedi povećanje osteokalcina, γ-karboksiglutaminske kiseline (BGP) koja sadrži koštani protein. Novoformirana nezrela kost se puni crvenom bojom koštana srž do 21. dana. Demineralizirana kost zbog oslobađanja koštanih morfogenetskih proteina koji određuju početne impulse za morfogenezu kostiju, kao i formiranje mnogih organa osim kostiju, kao što su mozak, srce, bubrezi, pluća, koža i zubi. Stoga je moguće tretirati morfogenetske proteine kosti kao morfogenetske proteine tijela.
J.P. Fisher i A.H. Reddi, Funkcionalno tkivno inženjerstvo kostiju: signali i skele
Prevod Borisova Marina
Inženjering tkiva- mlad i razvojni pravac medicine, koji otvara nove mogućnosti čovječanstvu. Profesija je pogodna za one koji se zanimaju za hemiju i biologiju (vidi izbor zanimanja na osnovu interesovanja za školske predmete).
U ovom članku ćemo vam reći o profesiji tkivni inženjer - jednoj od profesija budućnosti u ovom pravcu.
Šta je tkivni inženjering?
Ovo je nauka koja je nastala na granici između ćelijska biologija, embriologiju, biotehnologiju, transplantaciju i nauku o medicinskim materijalima.
Specijalizirala se za razvoj bioloških analoga organa i tkiva stvorenih od živih stanica i dizajniranih da obnove ili zamjene njihove funkcije.
Ko je inženjer tekstila?
Ovo je specijalitet koji će biti tražen u bliskoj budućnosti. Ovaj stručnjak je odgovoran za razvoj i kontrolu proizvodni proces, izbor materijala i formiranje neophodni uslovi za izradu tkivno-inženjerskih implantata (graftova) i njihovu dalju transplantaciju. Prema nekim izvještajima, ova profesija će se početi širiti nakon 2020. godine.
Razvoj i implementacija transplantata uključuje nekoliko faza:
- prvo je potrebno odabrati i kultivisati ćelije;
- tada se stvara ćelijski nosač (matrica) upotrebom biokompatibilnih materijala;
- nakon toga se ćelije postavljaju na matriks i razmnožavaju se u bioreaktoru;
- na kraju se implantat postavlja u područje nefunkcionalnog organa. Ako je potrebno, prije toga, transplantat se ubacuje u područje s dobrom prokrvljenošću za njegovo sazrijevanje (ovaj proces se naziva prefabrikacija).
Početni materijal mogu biti ćelije tkiva koje je potrebno regenerisati ili matične ćelije. U proizvodnji matrica mogu se koristiti različite vrste materijala (biokompozit, sintetički biološki inertan, prirodni polimer).
Gdje se koriste kalemovi?
- Stvaranje umjetnih analoga kože koji pomažu u regeneraciji kože sa velikim opekotinama.
- Implantati tkivnim inženjeringom imaju veliki potencijal i u oblasti kardiologije (biološki analozi srčanih zalistaka, rekonstrukcija arterija, vena i kapilara).
- Osim toga, primjenjuju se prilikom rekreacije respiratornog sistema, organi za varenje, urinarnog sistema, žlezde spoljašnje i unutrašnje sekrecije.
Gdje studirati za tkivnog inženjera
V ovog trenutka kod nas br obrazovni programi nastavu u ovoj specijalnosti, postoji samo određeni broj laboratorija u istraživačkim institutima specijalizovanih za tkivno inženjerstvo. Profesionalci koji žele da se razvijaju u ovoj oblasti mogu dobiti osnovne medicinsko obrazovanje... Treba razmotriti i mogućnost studiranja u inostranstvu: u SAD-u i Evropi se aktivno razvijaju magistarske diplome iz ove specijalnosti.
Profesionalno važne kvalitete:
- sistematsko razmišljanje;
- interesovanje za rad u interdisciplinarnoj oblasti;
- spremnost za rad u uslovima neizvjesnosti;
- istraživački interes;
- Odgovornost za timski rad.
Glavne discipline:
- biologija;
- hemija;
- fizika;
- matematika;
- računarska nauka.
Napredak u modernom tkivnom inženjerstvu
Stvoreni su i uspješno primijenjeni analozi bradavica ženska dojka, tkivno inženjerstvo bešike i ureteri. U toku su istraživanja o stvaranju elemenata jetre, dušnika i crijeva.
Vodeće istraživačke laboratorije rade na ponovnom stvaranju još jednog koji je teško obnoviti ljudski organ- zub. Poteškoća je u tome što se ćelije zuba razvijaju iz nekoliko tkiva čija se kombinacija ne može reproducirati. Trenutno, samo rane faze formiranja zuba nisu u potpunosti rekreirane. vještačko oko je trenutno u početnoj fazi, ali se već pokazalo da razvija analoge svojih pojedinačnih membrana - rožnjače, sklere, šarenice.
Istovremeno, ostaje otvoreno pitanje kako ih integrirati u jedinstvenu cjelinu.
Grupa njemačkih naučnika sa Univerziteta u Kielu uspjela je uspješno restaurirati donja vilica pacijent, skoro u potpunosti uklonjen zbog tumora.
Matične ćelije pacijenta, zajedno sa faktorima rasta kostiju, stavljene su u repliku njegove vilice od titanijumske mreže. Zatim, za period inkubacije, ovaj konstrukt je stavljen u njegov mišić ispod desnu lopaticu odakle je potom transplantirana pacijentu.
Prerano je govoriti o tome koliko će takva čeljust efikasno funkcionirati. Međutim, ovo je prvi pouzdan slučaj transplantacije kosti koja je doslovno izrasla u ljudskom tijelu.
Učitavanje ...