پلیمرهای حافظه شکلی و تغییر شکل‌دهنده در مکانوبیولوژی یاخته

نوع مقاله : تالیفی

نویسندگان

1 دانشجو/ دانشگاه اصفهان

2 هیات علمی/ دانشگاه اصفهان

چکیده

بافت­ های بدن انسان مجموعه پیچیده­ ا­ی از چند نوع یاخته مختلف است که روی ماتریس برون­ یاخته ­ای (ECM) پراکنده شده­ اند. افزون بر عوامل زیست­ شیمیایی و شیمی­ فیزیکی، تغییرات پویا در خواص مکانیکی-ساختاری ECM، به تغییر رفتار یاخته از قبیل تکثیر، تمایز و ماهیت طبیعی منجر می­ شود. از آنجا که هر گونه فعالیت یاخته در درون بدن، روی بستر دینامیکی بوده، لازم است تا شرایطی فراهم شود که محیط دینامیکی درون بدن را بتوان در مطالعات، شبیه ­سازی کرد. بنابراین، پژوهشگران به­ منظور طراحی بسترهای کشت یاخته و داربست­ های هوشمند مهندسی بافت نیازمند زیست­ مواد هوشمندی هستند که بتوانند به­ عنوان بستری قدرتمند عمل کنند. پلیمرهای حافظه شکلی (SMP) و پلیمرهای تغییر شکل­ دهنده (SCP) نسل جدیدی از پلیمرهای هوشمند هستند که می­ توانند در مجاورت یک محرک از شکل A به B تبدیل شوند و خواص مکانیکی و ساختاری جدیدی را در شکل جدید ایجاد کنند. اگرچه تاکنون مطالعات مهندسی بافت درباره بسترهای ایستا انجام شده است، اما امروزه معلوم شده، سرنوشت یاخته در تکثیر و تمایز متأثر از شرایط دینامیکی محیط است. بنابراین، پژوهش­ های اخیر درباره طراحی بسترهایی با ویژگی­ های واپایش ­پذیر متمرکز شده است. در این مقاله­ مروری، ابتدا اصول اولیه علم مکانوبیولوژی معرفی شده و سپس به پژوهش­ های انجام ­شده در زمینه­ طراحی بسترهای هوشمند برپایه­ پلیمرهای SMP و SCP پرداخته می­ شود. بدیهی است، آشنایی با روش ­های نوین مهندسی بافت، که بتوانند شرایط واقعی را حین تشکیل اندام، ترمیم، عضله ­سازی و سایر موارد فراهم آورند، می­تواند چشم­ انداز نوآورانه­ تری را پیش روی پژوهشگران ایجاد کند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Shape Memory and Shape Changing Polymers in Cell Mechanobiology

نویسندگان [English]

  • mehdi sheikhi 1
  • Fatemeh Rafiemanzelat 2
1 PhD candidate/ Isfahan University
2 Faculty/ University of Isfahan
چکیده [English]

The tissues in the human body comprise complex assemblages of several different types of cells that are dispersed on an extracellular matrix (ECM). In addition to biochemical and chemophysical factors, dynamic changes in the mechanical-structural properties of ECM lead to changes in cell behavior such as proliferation, differentiation, and its nature. Since any activity of the cells takes place on a dynamic substrate in the body, it is necessary to provide conditions in which the dynamic environment inside the body can be simulated. Therefore, researchers need intelligent biomaterials that can act as a powerful substrate to design smart cell culture platforms and tissue engineering scaffolds, as well as to simulate this complex environment. Shape memory polymers (SMPs) and shape-changing polymers (SCPs) are the new generations of intelligent materials that can be converted from shape A to shape B in a response to a stimulus, creating new mechanical and structural properties. Although tissue engineering studies on static substrates have been performed so far, it is now clear that the fate of cells in proliferation and differentiation is influenced by the dynamic conditions of the environment. However, recent studies have been focused on designing new substrates to mimic the dynamic microenvironment. In this review article, a brief definition of cell mechanobiology is introduced and then the recent advances in the design of SMPs and SCPs used in fundamental cell mechanobiology studies were highlighted. A survey of the current review can create a more innovative perspective for researchers in this field.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Mechanobiology
  • smart polymer
  • shape memory polymer
  • shape changing polymer
  • Biomaterials