นักวิทยาศาสตร์ในกลุ่มDynamic Biomaterialsที่สถาบัน Leibniz Institute for New Materials ได้สาธิตการออกแบบที่พิสูจน์แนวคิดสำหรับ “วัสดุชีวภาพที่มีชีวิต” ที่ควบคุมด้วยแสง วัสดุชีวภาพในอุดมคติสำหรับการใช้งานทางการแพทย์จะมีความสามารถในการส่งผ่านและตอบสนองต่อสัญญาณจากเซลล์ที่ยึดติดหรือห่อหุ้มไว้ เพื่อเลียนแบบปฏิกิริยาของโมเลกุลที่เกิดขึ้นภายใน
เนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิต ความก้าวหน้าล่าสุด
ในด้านนี้รวมถึงการปล่อยปัจจัยการเติบโตที่แยกจากกันตามกำหนดเวลา หรือ การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกล ในแหล่งกำเนิดเพื่อตอบสนองต่อสิ่งเร้าภายนอก ซึ่งอาจเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมของเซลล์ในแบบเรียลไทม์ แม้ว่าจะมีประโยชน์ แต่วิธีการเหล่านี้มีข้อ จำกัด เนื่องจากโดยทั่วไปแล้วไม่สามารถย้อนกลับได้และไม่ได้สร้างความสัมพันธ์แบบไดนามิกและร่วมกันระหว่างเซลล์และวัสดุชีวภาพ
วัสดุชีวภาพที่มีชีวิตนำเสนอแนวทางใหม่ ซึ่งรวมแบคทีเรียไว้ด้วยคุณสมบัติคล้ายสิ่งมีชีวิต ซึ่งรวมถึงความสามารถในการปรับตัว ให้ผลผลิต และเกิดใหม่ ในการศึกษานี้ นักวิจัยได้ขยายแนวคิดเกี่ยวกับวัสดุชีวภาพที่มีชีวิต โดยให้การออกแบบซึ่งพฤติกรรมของแบคทีเรียสามารถควบคุมได้อย่างแม่นยำด้วยแสง ซึ่งจะช่วยให้สามารถจัดการปฏิสัมพันธ์ระหว่างเซลล์กับวัสดุและแบคทีเรียได้แบบเรียลไทม์
นักวิจัยได้ดัดแปลงพันธุกรรมของ แบคทีเรีย E. coliเพื่อแสดงโปรตีนยึดเกาะของเซลล์ที่ผิวของมัน (ลำดับกรดอะมิโน RGD) เมื่อถูกกระตุ้นด้วยยา (IPTG) ซึ่งจะทำให้แบคทีเรียสามารถโต้ตอบกับเซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมได้ นอกจากนี้ พวกเขายังดัดแปลงแบคทีเรียเพื่อแสดงโปรตีนเรืองแสงสีแดง (RFP) เมื่อถูกกระตุ้นด้วย IPTG เพื่อระบุแบคทีเรียที่ถูกกระตุ้น จากนั้นพวกเขาสังเคราะห์ IPTG (PA-IPTG) เวอร์ชันที่เปิดใช้งานภาพถ่ายได้ ซึ่งจะกระตุ้นการสร้างโปรตีนเมื่อถูกกระตุ้นด้วยแสงเท่านั้น
ผลของการกระตุ้นแสง
ผลของการกระตุ้นแสงต่อพฤติกรรมของเซลล์ (ก) แสงกระตุ้นปฏิกิริยาระหว่าง เซลล์ E. coli (b, c) MEFs โต้ตอบกับE. coliที่แสดง RGD เท่านั้น ( E. coli+ ) (d) การยึดเกาะโฟกัสเกิดขึ้นระหว่าง MEF และE. coliหลังจากการกระตุ้นด้วยแสง จ) ไม่มีการยึดเกาะแบบโฟกัสเมื่อE. coliไม่แสดง RGD
จากนั้นทีมงานได้เพาะเซลล์ไฟโบรบลาสต์ของตัวอ่อนของหนูเมาส์ (MEFs) ลงบนวัสดุชีวภาพที่มีการควบคุมด้วยแสง จากนั้นจึงทดสอบว่าพวกมันจะปรับเปลี่ยนพฤติกรรมของ MEF
ด้วยการเปิดรับแสงได้อย่างไร พวกเขาพบว่าหากไม่มีแสง MEF จะไม่ทำปฏิกิริยากับแบคทีเรียและไม่ขยายออกไปมากในวัสดุ เมื่อได้รับแสง แบคทีเรียเริ่มแสดง RGD และ RFP ลำดับ RGD ได้รับการยอมรับจากตัวรับ MEF ซึ่งทำให้เกิดการยึดเกาะโฟกัส – คอมเพล็กซ์โปรตีนแบบไดนามิกที่ช่วยให้โครงร่างของเซลล์สามารถโต้ตอบกับสิ่งแวดล้อมได้ การก่อตัวของการยึดเกาะแบบโฟกัสนี้ทำให้เซลล์สามารถยืดออกและรับแบคทีเรียได้อย่างเต็มที่ในขณะที่ย้ายข้ามวัสดุชีวภาพ
ที่น่าสนใจคือ นักวิจัยยังตั้งข้อสังเกตอีกว่าE. coliดูเหมือนจะหลั่ง RFP เมื่อเวลาผ่านไป ซึ่ง MEFs ยึดครองแล้ว การสังเกตนี้ไม่ได้ตั้งใจแต่อาจแสดงให้เห็นถึงกลไกในการถ่ายโอนโปรตีนจากแบคทีเรียไปยังเซลล์ภายในวัสดุชีวภาพที่มีชีวิต
การศึกษานี้เป็นการพิสูจน์แนวคิดที่น่าสนใจ
สำหรับวัสดุชีวภาพที่มีชีวิตที่มีการควบคุมด้วยแสง แนวทางของทีมเป็นวิธีการง่ายๆ ในการกระตุ้นการแสดงออกของโปรตีนที่ต้องการผ่านแสงในE. coli ความสามารถในการย้อนกลับและความเก่งกาจที่แท้จริงอาจได้รับในอนาคตผ่านเทคโนโลยีออปโตเจเนติกส์ ออปโตเจเนติกส์ช่วยให้การใช้แสงเป็นตัวกระตุ้น “เปิด-ปิด” ที่แท้จริงเพื่อกระตุ้นกระบวนการของเซลล์ที่หลากหลาย เช่น การแสดงออกของยีน การส่งสัญญาณของเซลล์ลดลง และการส่งสัญญาณพาราไครน์
Knowland อธิบาย ทีมงานยังตั้งเป้าที่จะเพิ่มความไวของอุปกรณ์และตรวจสอบช่วงของเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นเลือดที่มากขึ้ข้อพิจารณาที่สำคัญอีกประการหนึ่งคือ มาตรฐานปัจจุบันและตำแหน่งที่ดีที่สุดสำหรับการวัดความเข้มข้นของเรดิโอเทรเซอร์อยู่ในเลือดแดง ไม่ใช่ในหลอดเลือดดำ การเข้าถึงหลอดเลือดแดงนั้นยากและเจ็บปวดมากขึ้น ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมทีมจึงมุ่งเน้นไปที่การเข้าถึงหลอดเลือดดำที่นี่ “เราหวังว่าจะแสดงให้เห็นว่าสามารถปรับเปลี่ยนแบบจำลองการวิเคราะห์จลนศาสตร์เพื่อให้สามารถใช้เลือดดำแทนได้” Knowland กล่าว
นักวิทยาศาสตร์กำลังทำงานเพื่อลดขนาดอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับการใช้งานทางคลินิก และหวังว่าจะตรวจสอบความปลอดภัยและประสิทธิภาพในสัตว์ในเร็วๆ นี้ รวมถึงการศึกษาในมนุษย์ด้วย “อุปกรณ์ดังกล่าวจะเป็นอุปกรณ์แบบใช้ครั้งเดียวที่ปลอดเชื้อ ซึ่งช่วยลดความยากลำบากในการวัดฟังก์ชันอินพุต และนำพลังของการวิเคราะห์จลนศาสตร์ออกจากการวิจัยและเข้าสู่กระบวนการบำบัดสำหรับผู้ป่วยทุกราย” Knowland กล่าว
นักวิจัยในสหรัฐฯ ได้แสดงให้เห็นว่าสามารถผลิตคอลลาเจนที่มีเส้นใยย่อยได้เร็วกว่าที่เคย โดยใช้เทคนิคที่เรียกว่า “pneumatospinning” เทคนิคนี้ใช้เครื่องบินไอพ่นความเร็วสูงเพื่อสร้างเส้นใยไมโครไฟเบอร์ สามารถผลิตทั้งเส้นคอลลาเจนแบบไอโซโทรปิกและแอนไอโซทรอปิกได้ ซึ่งจำเป็นอย่างยิ่งหากจะนำวัสดุนี้ไปใช้ในการใช้งานด้านชีวการแพทย์ เช่น การซ่อมแซมเนื้อเยื่อ เทคโนโลยีนี้สามารถใช้เพื่อสร้างเครื่องมือแพทย์ใหม่ ซ่อมแซมอุปกรณ์ที่มีอยู่ และทำผ้าปิดแผลเฉพาะที่สำหรับแผลไฟไหม้ แผลพุพอง และบาดแผล
ปัจจุบันคอลลาเจนถูกผลิตขึ้นโดยใช้อิเล็กโตรสปินนิ่ง ซึ่งเป็นวิธีการผลิตเส้นใยจากล่างขึ้นบนที่เป็นที่ยอมรับซึ่งมีอายุย้อนกลับไปอย่างน้อยเมื่อต้นศตวรรษที่ผ่านมา สามารถใช้สร้างโครงนั่งร้านเส้นใย 3 มิติสำหรับการใช้งานวิศวกรรมเนื้อเยื่อ และสามารถผลิตเส้นใยที่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางตั้งแต่หลายสิบนาโนเมตรจนถึงหลายไมครอน
อย่างไรก็ตาม มีปัญหาในการที่อิเล็กโตรสปินนิ่งมักเกี่ยวข้องกับการใช้ตัวทำละลายกัดกร่อน สิ่งเหล่านี้ทำให้เส้นใยเสื่อมลง ส่งผลให้โครงสร้างอ่อนแอลงและมีความเสถียรน้อยกว่าเส้นใยคอลลาเจนดั้งเดิม เทคนิคนี้มักจะสร้างเส้นใยที่ไม่เรียงตัวกัน ซึ่งไม่สามารถใช้กับงานได้ เช่น การซ่อมแซมเนื้อเยื่อเกี่ยวพันที่ต้องใช้วัสดุที่มีการจัดตำแหน่งสูง บางทีที่สำคัญที่สุด ไมโครไฟเบอร์คอลลาเจนบริสุทธิ์สามารถสังเคราะห์ได้ช้ามากโดยใช้กระบวนการนี้เท่านั้น ซึ่งหมายความว่าไม่สามารถใช้เพื่อผลิตวัสดุปริมาณมากในเชิงพาณิชย์ได้
Credit : เกมส์ออนไลน์แนะนำ >> ป๊อกเด้งออนไลน์
