Журнал регенеративной медицины

Наноскаффолды в регенеративной медицине

Лангер и Ваканти в 1993 году предложили комбинированное использование стволовых клеток, каркасов и индуктивных факторов в качестве основы тканевой инженерии. Исследователи смогли создавать все более сложные конструкции тканей/органов, а некоторые из них сегодня используются в клинической практике в качестве стандартного лечения различных заболеваний. условия. Строительные леса обрабатываются для создания 3D-структур правильной формы, размера, архитектуры и физических свойств, адаптированных для выполнения конкретных функций. Таким образом, продукты тканевой инженерии предназначены для имитации архитектуры и реакций тканей.

Таким образом, ключевыми требованиями к каркасу являются биосовместимость, контролируемая пористость и проницаемость, подходящие механические и кинетические свойства деградации, сравнимые с целевой тканью, и, кроме того, поддержка прикрепления и пролиферации клеток за счет добавления нанотопографий к поверхности биоматериала. Для изготовления каркасов используются натуральные или синтетические материалы, и в зависимости от конечной цели разрабатываются барьеры (мембраны или трубки), гели или 3D-матрицы, имитирующие внеклеточную среду целевой ткани или органа. Природные материалы получены из источников человека или животных (ксеногенные) и состоят из внеклеточных компонентов. В их состав входят коллаген, протеин шелка, матригель, подслизистая оболочка тонкой кишки, агароза, альгинат и хитозан.

Хотя эти материалы показали многообещающие результаты в восстановлении тканей, они имеют некоторые недостатки, касающиеся механических свойств, деградации, иммуногенности и перекрестного загрязнения. Синтетические леса изготавливаются из синтетических материалов или из комбинации натуральных и синтетических материалов. Полигидроксикислоты, политетрафторэтилен, сталь, титан или керамика являются примерами синтетических полимеров с улучшенной биосовместимостью. Натуральные материалы, такие как коллаген, желатин, хитозан, альгинаты и шелк или синтетические полимолочная кислота (PLA), полимолочно-гликолевая кислота (PLGA), полиэпсилонкапролактон (PCL) или поливиниловый спирт (PVA). ) полимеры являются наиболее распространенными материалами, используемыми для изготовления каркасов из нановолокон.

Эти матрицы можно создавать с высокой структурной точностью, используя сложные полимеры и методы сборки, чтобы контролировать такие свойства материала, как жесткость, деградация и пористость. Появление нанотехнологий позволило добиться дальнейшего развития в области биоматериалов. Подходящие наномодифицированные поверхности создают нанотопографию, которая облегчает адгезию клеток и может вызывать лучший клеточный ответ и специфическую дифференцировку клеток, чем необработанные поверхности.