زیست مهندسی ساختار پوست

عوامل بیولوژیکی

بهبود زخم و ترمیم پوست نتیجه اثرات سینرژیک سلول‌های مختلفی است که تکثیر، مهاجرت، تمایز و ترشحات ECM توسط عوامل زیست فعال مانند عوامل رشد سلولی و سیتوکین‌ها تنظیم می‌شوند. بنابراین، عوامل بیولوژیکی به شدت بر عروق، ترشح کلاژن و اپیتلیالیزاسیون در هنگام بازسازی پوست تأثیر می‌گذارد. ترکیب عوامل بیولوژیکی با چارچوب یک روش امیدوارکننده برای ترویج کارایی و کیفیت بهبود زخم است.
عوامل رشد سلولی عبارتند از پروتئین‌ها یا هورمون‌های استروئیدی که تنظیم‌کننده انواع پروسه‌های سلولی مانند تکثیر و جداسازی سلول هستند. آن‌ها معمولاً به عنوان مولکول‌های سیگنالینگ بین سلول‌ها و ECM به منظور ترویج تمایز سلولی و بلوغ عمل می‌کنند و به‌طور گسترده ای در ساختارهای پوستی مهندسی بافت مورد استفاده قرار می‌گیرند. بعضی از عوامل رشد دهنده واسطه ای از بهبود زخم هستند، مانند عامل رشد اپیدرمی (EGF)، فاکتور رشد فیبروبلاست (FGF)، فاکتور رشد اندوتلیال عروقی (VEGF)، عامل رشد رشد پلاکتی (PDGF)، فاکتور رشد انسولین (I) IGF-I)، تبدیل عوامل رشد α وβ یعنی (TGF-α و TGF-β) و فاکتور رشد هپاتوسیت (HGF). با ترکیب عوامل رشد با استفاده از روش‌های شیمیایی یا فیزیکی، چارچوب‌های پوستی زیست فعال می‌توان ساخت.
ریچاردسون و همکاران. VEGF و PDGF را در یک چارچوب PLGA متخلخل متصل کرد، که اجازه می‌دهد تا دوز و میزان تحویل,کنترل شده باشد. این استراتژی پیشگام تحقیق در مورد یک وسیله نقلیه ارائه چند عامل آنژیوژنیک با سینتیک متمایز است. یکی دیگر از عوامل مؤثر در رشد مو IGF است. استفاده از IGF-I 10) نانوگرم در میلیلیتر) در ترکیب با   IGF-II 100) نانوگرم در میلیلیتر) توانایی بیشتری نسبت به انسولین را برای جلوگیری از مرحله کاتاژین در فولیکول‌های مو نشان داد.
همانطور که در بالا خلاصه می‌شود، با توانایی سلول‌ها به‌طور مدولاسیون و هدایت به‌طور مؤثر، عوامل رشد سلولی به‌طور گسترده ای به عنوان عوامل زیست فعال برای ترکیب با چارچوب‌های مهندسی بافت مورد استفاده قرار می‌گیرند. اخیراً، تکنیک‌های ژنی در حال ظهور مزایای متعددی نسبت به عوامل رشد سلولی را نشان می‌دهند. ژن‌های عملکردی را می‌توان به چارچوب‌ها به عنوان عوامل زیست فعال تبدیل کرد و فاکتورهای رشد کدگذاری شده را در محل زخم تکثیر می‌کند. نمونه‌های خاصی از کاربرد ژن درمانی در مهندسی بافت پوست در زیر آمده است.

نتیجه گیری و چشم انداز آینده

پس از چند دهه تحقیق، توسعه بیومهندسی بافتی که بر پایه رشته‌های مختلف علمی  فناوری مواد، شیمی، زیست‌شناسی و پزشکی متکی است، بسیار بهبود یافته‌است. انواع مختلفی از پوست‌های زیست‌محیطی برای ضایعات اپیدرمی(قسمت‌های آسیب دیده )، پوستی و ضخیم شدن کامل شده‌اند و برخی از آن‌ها در حال حاضر در دسترس هستند.
در واقع، اکثر آن‌ها کامل نیستند و ممکن است فقط یک زخم بهبود یافته با ساختار دو طرفه داشته باشند تا میزان بقا و کیفیت زندگی یک بیمار بهبود یابد. بخشی از عملکرد محافظ پوست می‌تواند توسط محصولات موجود در حال حاضر بازسازی شود، در حالیکه سایر توابع از جمله لمس، دفع، تنظیم حرارت، محافظت از اشعه ماوراء بنفش، عملکرد مصنوعی و عملکرد زیبایی، توسط محصولات پوستی ساخته شده مهندسی موجود بازسازی نمی‌شوند.
منبع سلول‌ها همچنین یک چالش برای پوست زیست‌محیطی است. مسائل مربوط به رویه‌های طولانی و پیچیده کشت، شرایط حمل و نقل و ذخیره‌سازی ویژه و گران، و عمر مفید محدود باید مورد توجه قرار گیرد. با توجه به ریسک بالقوه ایمنی، تمام دلایل فوق برای جایگزین‌های پوستی مبتنی بر سلول به‌طور گسترده در کلینیک استفاده می‌شود. بازسازی منجر شده توسط یک چارچوب در محل ممکن است رویکرد امیدوارکننده برای حل این مشکلات باشد، اگر چه در حال حاضر تنها این می‌تواند توسط این روش بازسازی شود. تحقیقات آینده باید بر روی طراحی چارچوب‌های بیومیمیک با ترکیب مورد نظر و ریزساختار، و همچنین بیوژنال‌ها برای هدایت رفتار سلول‌های مهاجرت از مناطق اطراف، برای هدایت احیای پوست کامل ضخیم، تمرکز کنند. تکنولوژی سلول‌های بنیادی که در حال ظهور است، به‌طور قابل توجهی پیشرفت پوست پوشیده شده بافتی و بهبود زخم را ترویج کرده‌است. گزارش شده‌است که استفاده از سلول‌های بنیادی جنینی یا بالغ کاملاً رویکرد مؤثر برای بازسازی پوست است، در حالی که اجتناب از زخم و همچنین افزایش سرعت عروق کرونری را به دنبال دارد.
در حالی که استفاده از سلول‌های بنیادی جنینی هنوز به دلایل اخلاقی و سیاسی بحث انگیز است، تعدادی از محققان با استفاده از سلول‌های بنیادی بالغ برای مهندسی بافت پوست به‌طور مداوم در حال رشد هستند.
با ترکیب اصول بازسازی القا شده و درمان با سلول‌های بنیادی، می‌توان سلول‌های بنیادی را با استفاده از مواد در محل استخراج کرد و سپس تمایز سلول‌های بنیادی را به انواع سلول‌های مورد نظر القاء می‌کند و در نهایت پوست جدیدی با ساختارها و توابع کامل ایجاد می‌کند. انتظار می‌رود که منافع علمی، عمومی و تجاری منجر به پیشرفت قابل توجهی در ساخت سازه‌های پوستی زیست‌محیطی در سال‌های آینده شود.