مهندسی بافت
روش‌های مونتاژ

یکی از مشکلات مداوم و پایدار در زمینه مهندسی بافت، محدودیت جابه جایی انبوه است. بافت‌های مهندسی شده به‌طور کلی فاقد خونرسانی اولیه هستند، بنابراین به دست آوردن اکسیژن و مواد مغذی کافی برای زنده ماندن، یا عملکرد صحیح، برای هر سلول پیوندی دشوار می‌شود.
روشهای خود-اجتماعی نشان داده‌اند که روشهای امیدوار کننده ای برای مهندسی بافت هستند. روشهای خود مونتاژ این مزیت را دارند که بافتها می‌توانند ماتریکس خارج سلولی خود را توسعه دهند، که منجر به ایجاد بافتی می‌شود که خصوصیات بیوشیمیایی و بیومکانیکی بافت طبیعی را بهتر نشان می‌دهد. غضروف مفصلی مهندسی شده به روش خود-مونتاژی توسط Jerry Hu و Kyriacos A. Athanasiou در سال ۲۰۰۶ معرفی شد و کاربردهای این فرایند منجر به نزدیک شدن استحکام غضروف مهندسی شده به استحکام بافت طبیعی شد. خود مونتاژی یک فناوری برتر برای رشد سلول‌ها در آزمایشگاه است تا به شکل‌های سه بعدی مونتاژ شوند. برای تجزیه بافتها به سلول، ابتدا محققان باید ماتریس خارج سلولی را که به‌طور معمول سلول‌ها را به هم وصل می‌کند به صورت محلول درآورند. پس از جداشدن سلول‌ها، آنها باید ساختارهای پیچیده‌ای را که بافت‌های طبیعی ما را تشکیل می‌دهند، ایجاد کنند.
سطح مایع هوا (air-liquid surface) ایجاد شده توسط امواج فارادی به عنوان قالبی برای مونتاژ مواد بیولوژیک برای مهندسی بافت به صورت از پایین به بالا مورد بررسی قرار گرفته‌است. این الگوی مبتنی بر مایع می‌تواند درعرض چند ثانیه به صورت پویا تنظیم شود و مونتاژ روی این قالب به صورت مقیاس پذیر و موازی حاصل شود. مونتاژ هیدروژلها با مقیاس‌های میکرو (microscale hydrogels)، سلولها، مهره‌های میکرو حامل دارای نورون (neuron-seeded micro-carrier beads)، و اسفروئیدها به ساختارهای متقارن و متناوب گوناگون، حیات سلولی خوبی را نشان داده‌اند. تشکیل شبکه عصبی سه بعدی پس از کشت بافت ۱۴ روزه بدست آمد.
احتمال دارد چاپ اندام‌ها یا شاید کل موجود زنده با استفاده از تکنیک‌های تولید به وسیلهٔ افزودن، امکان‌پذیر باشد. یک روش نوآورانه جدید در ساخت و ساز از یک مکانیزم جوهر افشان برای چاپ لایه‌های دقیق سلول‌ها در یک ماتریس از جنس ژل حرارت-برگشت-پذیر استفاده می‌کند. سلول‌های اندوتلیال، سلول‌هایی که رگ‌های خونی را فرش می‌کنند، در مجموعه ای از حلقه‌های انباشته چاپ شده‌اند. زمانی که انکوبه شدند، به هم متصل شده و لوله ای را ایجاد کردند.
عرصه مدل‌های سه بعدی و بسیار دقیق سیستم‌های بیولوژیکی توسط پروژه‌ها و فناوری‌های مختلفی آغاز شده‌است از جمله یک روش سریع برای ایجاد بافتها و حتی ارگان‌های کامل که شامل یک پرینتر سه بعدی است که می‌تواند داربست و لایه‌های سلول‌ها را به صورت لایه لایه به صورت یک نمونه بافت عملکردی یا ارگان چاپ کند. این وسیله در گفتگو ی TED با آنتونی آتالا، M.D مدیر مؤسسه پزشکی Wake Forest Institute for Regenerative Medicine و Boyce و رئیس گروه ارولوژی در دانشگاه Wake Forest ارائه شده‌است. که در آن کلیه ای در طول سمینار روی صحنه چاپ می‌شود و سپس به جمعیت ارائه می‌شود.
پیش‌بینی می‌شود این فناوری تولید کبد را در آینده برای پیوند و همین‌طور از لحاظ نظری برای سم‌شناسی و سایر مطالعات بیولوژیکی امکان‌پذیر سازد.
اخیراً پردازش چند فوتونی (MPP) برای آزمایش‌های invivo توسط مهندسی سازه‌های غضروف مصنوعی به کار گرفته شده‌است. یک آزمایش بافت‌شناسی ex vivo نشان داد که هندسه خاص منافذ و رشد دادن سلولهای غضروفی (چو) قبل از پیوند به‌طور معنا داری عملکرد داربست‌های سه بعدی ایجاد شده را بهبود می‌بخشد. زیست سازگاری به دست آمده قابل مقایسه با غشاهای کلاژن تجاری در دسترس بود. نتیجه موفقیت‌آمیز این مطالعه این ایده را پشتیبانی می‌کند که داربستهای ترکیبی دارای میکرو ساختار آلی و معدنی که دارای منافذ شش ضلعی شکل به همراه Cho می‌باشند ممکن است با موفقیت برای مهندسی بافت غضروف اجرا شود.
در سال ۲۰۱۳، با استفاده از داربست ۳ بعدی ماتریژل در پیکربندی‌های مختلف، ارگانوئیدهای قابل توجهی از لوزالمعده در شرایط آزمایشگاهی تولید شد. خوشه‌هایی واجد تعداد کمی سلول در طی یک هفته به ۴۰٬۰۰۰ سلول تکثیر شدند. خوشه‌ها به سلول‌هایی تبدیل می‌شوند که یا آنزیم‌های هضم کننده یا هورمون‌هایی مانند انسولین را تولید می‌کنند و به ارگانویید لوزالمعده ای شاخه دار شده که شبیه لوزالمعده هستند خود-سازماندهی می‌شوند.
سلول‌ها نسبت به محیط مانند سفتی ژل و تماس با سلول‌های دیگر حساس هستند. سلولهای تکی رشد نمی‌کنند. حداقل چهار سلول مجاور هم برای توسعه ارگانوئید بعدی مورد نیاز بود. تغییرات در ترکیب محیط کشت یا باعث ایجاد اسفروئید تولید شد که عمدتاً از پیش سازهای پانکراسی بودند یا ارگانوئیدهای پیچیده‌ای تشکیل شدند که به‌طور خودبخود تحت مورفوژنز پانکراسی و تمایز قرار می‌گیرند. نگهداری و گسترش پیش سازهای پانکراس نیاز به سیگنالینگ فعال Notch و FGF دارد، و تعامل‌های سیگنالینگ در کنام in vivo را تکرار می‌کند.
این ارگانوئیدها به عنوان ارگانهای کوچک بالقوه برای آزمایش دارو و سلولهای تولیدکننده انسولین یدکی در نظر گرفته می‌شدند.