مهندسی بافت مخاط دهان

مهندسی بافت مخاط دهان؛ سلول‌ها، مواد و علم مهندسی را با یکدیگر ترکیب کرده تا ساختار سه بعدی مخاط دهان را بسازد. این بدان معنی است که ساختار واقعی آناتومیک و عملکردی مخاط دهان را شبیه‌سازی می‌کند. مخاط دهان تولید شده با روش مهندسی بافت می‌تواند استفاده‌های کلینیکی داشته باشد مانند جایگزینی نقایص بافت نرم در حفره دهان. این نقایص می‌توانند در دو دسته بزرگ تقسیم‌بندی شوند: تحلیل لثه (لثه‌های پس رفت کرده) که نقایص مربوط به دندان هستند، و نقایص غیر مرتبط به دندان. نقایص غیر مرتبط به دندان می‌توانند در نتیجه تروما، عفونت مزمن، یا نقایصی به علت برداشت تومور یا قطع عضو (در مورد سرطان دهان) ایجاد شوند. در روش‌های رایج برای جایگزین کردن مخاط دهان آسیب دیده از پیوند اوتولوگ (از خود فرد به خودش) و صفحه اپیتلیال پرورش یافته‌استفاده می‌شود.

پیوند اوتولوگ

پیوندهای اوتولوگ به منظور جابجایی بافت از یک نقطه از بدن فرد به نقطه دیگری در همان بدن استفاده می‌شوند. استفاده از پیوند اوتولوگ از واکنش پس زدن پیوند جلوگیری می‌کند. پیوندهایی که برای بازسازی دهان استفاده می‌شوند، ترجیحاً از خود حفره دهان گرفته می‌شوند (مانند پیوندهای لثه و کام). هرچند، محدودیت‌های دسترسی آن‌ها و سایز کوچک شان باعث می‌شود که از پوست و مخاط روده نیز استفاده شود تا بتوان نقایص بزرگتری را پوشاند.
علاوه بر کوتاهی بافت، مرگ در موضع اهداء نیز یک مشکل معمول است که ممکن است وقتی از پیوند اوتولوگ استفاده می‌شود، به وقوع بپیوندد. وقتی که بافت پیوندی از جایی غیر از حفره دهان گرفته شود (مانند روده یا پوست) این خطر وجود دارد که آن بافت نتواند خصوصیات بافتی که از آن منشأ گرفته را از دست بدهد. برای مثال، هنگامی که بخواهیم نقص وسیع تری را پوشش دهیم، معمولاً از قسمت شعاعی ساعد یا قسمت جانبی فوقانی بازو پیوند پوست می‌گیریم. جنبه مثبتی که دربارهٔ پیوند پوست وجود دارد این است که بسیار در دسترس است. هرچند، پیوند پوست با مخاط دهان در پایداری، رنگ و الگوی شاخی شدن تفاوت دارد. پوست پیوند زده شده معمولاً در حفره دهان به رشد مو ادامه می‌دهد.

مخاط دهان مهندسی شده نیمه ضخیم

تکنیک‌های کشت سلول، تولید صفحه اپیتلیال (بافت پوششی) را برای جایگزین کردن مخاط دهان آسیب دیده؛ ممکن می‌سازد. مهندسی بافت نیمه ضخیم از یک لایه سلول استفاده می‌کند که می‌تواند تک لایه یا چند لایه باشد. صفحه اپیتلیال تک لایه برای مطالعه مقدمات بیولوژی مخاط دهان کافی است. برای مثال پاسخ‌های آن به محرک‌هایی چون استرس مکانیکی، فاکتور رشد و آسیب تابشی. مخاط دهان، هرچند، یک ساختار پیچیده چند لایه با سلول‌هایی است که تمایز می‌یابند و تکثیر می‌شوند و همچنین نشان داده شده‌است که صفحه اپی تلیال تک لایه شکننده است، کار با آن سخت است و همچنین محتمل است که بدون پشتیبانی ماتریکس خارج سلولی منقبض شود. صفحات اپی تلیالی تک لایه می‌توانند برای ساخت کالچرهای چندلایه استفاده شوند. این صفحات اپی تلیالی چند لایه نشانه‌هایی از تمایز را نشان می‌دهند مانند شکل‌گیری غشای پایه و شاخی شدن. فیبروبلاست‌ها معمول‌ترین سلول‌های ماتریکس خارج سلولی هستند و برای مورفوژنز (شکل‌گیری و تمایز یک بافت یا اندام) بافت پوششی مهم هستند. اگر فیبروبلاست‌ها در ماتریکس حضور نداشته باشند، اپی تلیوم دیگر رشد نمی‌کند اما تمایز را ادامه می‌دهد. ساختارهای بدست آمده با مهندسی مخاط دهانِ نیمه ضخیم پایه‌های مهندسی مخاط دهان ضخیم را تشکیل می‌دهند.

داربست‌ها

یک داربست (scaffold) یا ماتریکس به عنوان یک ساختار حمایتی موقت عمل می‌کند (ماتریکس خارج سلولی)، ساختار ابتدایی، که در آن سلول‌ها می‌توانند به صورت سه بعدی رشد یابند تا به بافت مطلوب تبدیل شوند. یک داربست حتماً باید محیط لازم برای رشد و تمایز سلول‌ها را تأمین کند؛ بایستی قدرت استقامت در برابر استرس‌های مکانیکی را به آن بدهد و همچنین رشد آن را هدایت کند. علاوه براین، داربست‌ها باید biodegradable (زیست تجزیه پذیر) باشند و با همان سرعتی که بافت ترمیم می‌شود، تجزیه شود تا به بهترین نحو جایگزین بافت میزبان شود. هم‌اکنون تعداد بی شماری داربست برای انتخاب کردن وجود دارد و برای انتخاب یک داربست مناسب باید زیست تجزیه پذیری، تخلخل و پایداری آن را در نظر گرفت. داربست‌های در دسترس برای مهندسی بافت مخاط دهان عبارتند از:

داربست‌های کلاژنی خالص

کلاژن جزء سازنده اولیه ماتریکس خارج سلولی است. داربست‌های کلاژنی به‌طور مؤثری رشد فیبروبلاست‌ها را حمایت می‌کنند، که در نتیجه به کراتینوسیت‌ها اجازه می‌دهند که به خوبی داخل چندلایه‌ها (multilayers) رشد کنند. کلاژن (بیشتر کلاژن نوع I) معمولاً به عنوان داربست استفاده می‌شود زیرا بایوکامپَتِبِل (سازگاری با بافت زنده) است، ایمونوژنیک نیست و در دسترس است. هرچند، کلاژن در طول زمان با سرعت نسبتاً زیادی biodegrade می‌شود (توسط عوامل زنده به محصولات بی خطر تبدیل می‌شود) و همچنین در برابر نیروهای مکانیکی به خوبی مقاومت نمی‌کند. خصوصیات اصلاح شده را می‌توان با ایجاد اتصالات عرضی در matrices با اساس کلاژنی ایجاد کرد: این یک روش مؤثر برای اصلاح کردن ناپایداری و ویژگی‌های مکانیکی است.

داربست‌های کلاژنی مرکب

داربست‌های مرکب با اساس کلاژنی در تلاشی برای بهتر کردن عملکرد این داربست‌ها برای مهندسی بافت ایجاد شدند. ماتریکس کلاژن-کیتوسان مثالی از داربست کلاژنی مرکب است. کیتوسان پلی ساکاریدی است که از لحاض شیمیایی به سلولز شباهت دارد. برخلاف کلاژن، کیتوسان نسبتاً به کندی بایودیگرید (biodegrade) می‌شود. هرچند، کیتوسان زیاد با فیبروبلاست‌ها بایوکامپتبل (سازگاری با بافت زنده) نیست. برای بهتر کردن پایداری داربست‌هایی که ژلاتین یا کلاژن دارند و همچنین بایوکامپَتِبیلیتی کیتوسان؛ این دو را با یکدیگر اتصال عرضی می‌دهند: آن‌ها کمبودهای یکدیگر را جبران می‌کنند.
Collagen-elastine membrane, collagen-glycosaminoglycane (C-GAG) matrix, cross-linked collagen matrix integraTM و Terudermis مثال‌هایی دیگر از داربست‌های کلاژنی مرکب هستند.

داربست‌ها با اساس فیبرینی

داربست‌ها با اساس فیبرینی، فیبرین دارند که به کراتینوسایت‌ها پایداری می‌دهد. علاوه بر این، به راحتی بازتولید و دستکاری می‌شوند.

داربست‌های هیبریدی

یک داربست هیبرید، پوستی است که بر اساس مخلوطی از مواد طبیعی و سنتز شده جایگزین شده‌است. HYAFF® و Laserskin® مثال‌هایی از دابست‌های هیبرید هستند. این داربست‌های هیبریدی نشان داده‌اند که biocompatibility خوبی در محیط آزمایشگاه و همچنین در محیط زنده دارند و biodegradability آن‌ها نیز قابل کنترل است.

کاربردهای بالینی: مخاط دهان مهندسی شده با ضخامت کامل

اگرچه هنوز برای استفاده بالینی به صورت تجاری در نیامده است اما مطالعات بالینی بر روی درمان‌های داخل و بیرون دهان با مخاط دهان مهندسی شده با ضخامت کامل انجام شده‌است. مخاط دهان مهندسی شده با ضخامت کامل عموماً در جراحی بازساختی قسمت maxillofacial و همچنین بازساخت ضریع دندان و پری ایمپلنت استفاده می‌شود. نتایج بالینی و بافت‌شناسی خوبی بدست آمده‌است. برای مثال، رشد کردن رگ به درون بافت و اینکه کراتینوسیت‌های پیوند زده شده به خوبی داخل اپی تلیوم اصلی پذیرفته می‌شوند. مخاط دهان مهندسی شده با ضخامت کامل همچنین برای استفاده‌های خارج دهانی هم نتایج خوبی نشان داده‌است از جمله بازساخت مجرای میزنای، بازساخت سطح چشم و بازساخت پلک چشم.