Hydrogels (Υδροπηκτές)

Το πεδίο της ιστιδικής μηχανικής (tissue engineering) αναπτύσσεται ραγδαία τα τελευταία χρόνια με σκοπό να καλύψει την επιτακτική ανάγκη για όργανα και ιστούς. Με την ευρύτερη έννοια, η ιστιδική μηχανική διερευνά την παραγωγή ζωντανών αναπληρωματικών μελών για το σώμα. Η αναγκαιότητά της  απεικονίζεται στην αναντιστοιχία προσφοράς και ζήτησης οργάνων και ιστών για μεταμόσχευση, όπως αποδεικνύεται και από το γεγονός ότι μόνο 23,407 άνθρωποι έγιναν δέκτες μοσχευμάτων από τον Ιούλιο του 2000 έως τον Ιούλιο του 2001, ενώ 79,902 ασθενείς παρέμειναν σε λίστα αναμονής.

          Πολλές από τις μεθόδους που εφαρμόζονται στην κατασκευή ιστών στηρίζονται στη χρήση ενός υλικού κατασκευής. Αυτά τα ικριώματα χρησιμεύουν ως μια συνθετική εξωκυτταρική μήτρα (ΕCM) για την οργάνωση των κυττάρων σε τρισδιάστατη δομή και για τη διέγερση που θα οδηγήσει στην ανάπτυξη και το σχηματισμό του επιθυμητού ιστού. Ανάλογα με τον τύπο του ιστού και την εκάστοτε εφαρμογή  διαφοροποιείται το απαιτούμενο υλικό κατασκευής και οι ιδιότητές του.

Ο σχεδιασμός και η επιλογή του κατάλληλου υλικού εξαρτάται από διάφορες παραμέτρους συμπεριλαμβανομένων των φυσικοχημικών ιδιοτήτων (π.χ. μηχανική αντοχή, αποικοδόμηση, σχηματισμός πηκτής), των ιδιοτήτων μεταφοράς μάζας (π.χ. διάχυση) και των βιολογικών ιδιοτήτων (π.χ. κυτταρική συγκόλληση και σηματοδότηση).

          Οι υδροπηκτές που χρησιμοποιούνται άμεσα ή μπορεί μελλοντικά να χρησιμοποιηθούν σε εφαρμογές χωρίζονται σε δυο κατηγορίες ανάλογα με τη φυσική ή συνθετική τους προέλευση κι έχουν πολλές διαφορετικές εφαρμογές στον πεδίο της ιστιδικής μηχανικής. Χρησιμοποιούνται ως παράγοντες πλήρωσης κενού, ως φορείς μεταφοράς βιοενεργών μορίων και ως τρισδιάστατες δομές οργάνωσης  και διέγερσης των κυττάρων για το σχηματισμό του επιθυμητού ιστού.

          Οι παράγοντες πλήρωσης κενού είναι η πιο απλή ομάδα ικριωμάτων και χρησιμοποιείται σε πληθώρα εφαρμογών, συμπεριλαμβανομένης της διόγκωσης, της πρόληψης συγκόλλησης και της χρήσης ως βιολογικής κόλλας. Επιπρόσθετα, τα βιοενεργά μόρια μεταφέρονται από ικριώματα υδροπηκτών σε ποικίλες εφαρμογές όπως η προώθηση αγγειογένεσης και τον εγκλεισμό βοηθητικών κυττάρων. Τέλος, τα hydrogels βρίσκουν χρήση σε μεταμόσχευση κυττάρων και στη μηχανική δόμηση οποιουδήποτε ιστού του σώματος, όπως του χόνδρου, του σκελετού και των μαλακών μυών.

          Οι υδροπηκτές πρέπει να πληρούν κάποιες παραμέτρους για να είναι χρήσιμες σε αυτόν τον τομέα, ανεξαρτήτως της προέλευσή τους. Οι υδροπηκτές που προέρχονται από φυσικά μακρομόρια παρουσιάζουν το πλεονέκτημα της βιοσυμβατότητας, της κυτταρικά ελεγχόμενης αποικοδόμησης και της κυτταρικής αλληλεπίδρασης. Ωστόσο, μπορεί να παρουσιάζουν διαλείπουσες αποκλίσεις και στενό εύρος μηχανικών ιδιοτήτων. Αντίθετα, τα συνθετικά πολυμερή παρασκευάζονται με ελεγχόμενες δομές και λειτουργίες. Παρόλα αυτά, πολλά συνθετικά πολυμερή δεν αποικοδομούνται υπό φυσιολογικές συνθήκες, ενώ η χρήση τοξικών χημικών στη σύνθεση ή κατεργασία τους μπορεί να απαιτεί περαιτέρω διεργασίες εξευγενισμού. Διαπιστώνεται λοιπόν πως κανένα υλικό δε μπορεί να ικανοποιεί όλες τις σχεδιαστικές παραμέτρους. Όμως, ένα μεγάλο μέρος αυτών μπορεί να βρει χρήση σε πολλαπλές εφαρμογές.

Βιβλιογραφία

[1] Review “Hydrogels for tissue engineering: scaffold design variables and applications”, J.L.Drury, D.J. Mooney Biomaterials 24 (2003), P.4337-4351,

[2] “Hydrogels for tissue engineering”, K.Y.Lee, D.J.Mooney, Chemical reviews 2001, Vol. 101 (7), p. 1869-1880

This entry was posted in Χημεία and tagged , , , , , , . Bookmark the permalink.

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνσή σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *