معلومة

ما هو جل المناديل؟


يتألف كتابي من الأسطر التالية. "يُحاصر السائل الخلالي في مسافة دقيقة بين خيوط البروتيوغليكان. هذا المزيج من خيوط البروتيوغليكان والسوائل المحتجزة بداخلها له خاصية الهلام تسمى هلام الأنسجة. وبدلاً من تدفق السائل الخلالي ينتشر بشكل أساسي عبر الهلام - يسمح هذا الانتشار بالنقل السريع للمغذيات المائية والأكسجين وفضلات الخلايا وما إلى ذلك ، لا أستطيع الحصول على معنى هذه السطور.حاولت البحث على الشبكة ولكن لم أحصل على تفسير مرض ، يرجى توضيح ذلك لي.


في السؤال "هلام الأنسجة"يشير بوضوح إلى" خيوط البروتيوغليكان والسائل المحتجز بداخلها "والذي يظهر في الفراغ الخلالي.

هذا هو نفس ما تقوله مقالة ويكيبيديا عن المصفوفة خارج الخلية:

الهلام من السكريات والبروتينات الليفية تملأ الفراغ الخلالي وتعمل كمخزن ضغط ضد الضغط الواقع على ECM. (المصدر: بيولوجيا الخلية الأساسية ، 2004)

يقول A.C و Guyton وآخرون من كلية الطب بجامعة ميسيسيبي ، 1973 نفس الشيء:

على الرغم من أن 1/6 معظم الأنسجة يتكون من سائل خلالي ، إلا أن هذا السائل يتم تثبيته بإحكام في مكانه بشكل عام هلام. تتكون الشبكة الشبكية لهذا الجل بشكل أساسي من حمض الهيالورونيك ، ولكن هذا مرتبط قليلاً بألياف الكولاجين لتشكيل شبكة تحبس فيها السوائل الخلالية. يقلل وجود هذا الجل من حركة السوائل في الأنسجة ...

نادرًا ما يستخدم المصطلح الدقيق "جل الأنسجة" في علم الأحياء أو علم الأنسجة.

ربما تكون مرتبكًا بسبب هذه الجملة التي أفسدت: "هذا الانتشار يسمح بالنقل السريع من الخلالي من الماء والمغذيات والأكسجين وفضلات الخلايا وما إلى ذلك. يجب أن يكون: "هذا الانتشار يسمح بالنقل السريع لمغذيات الماء والأكسجين وفضلات الخلايا وما إلى ذلك. من خلال النسيج الخلالي ".


يمكن لهذا الجل القابل للحقن أن يعيد بناء العضلات والجلد والدهون يومًا ما

يمكن لحوادث السيارات وجروح المعارك والعمليات الجراحية أن تترك الناس بثقوب فجوة في الأنسجة الرخوة والتي غالبًا ما تكون كبيرة جدًا بحيث يتعذر على أجسامهم إصلاحها. الآن ، طور الباحثون هلامًا قابلًا للحقن مقوى بالألياف النانوية يمكنه إعادة بناء العضلات والأنسجة الضامة المفقودة من خلال العمل كسقالة وتجنيد خلايا التئام الجروح في الجسم. حتى الآن ، اختبر الفريق المادة فقط في الجرذان والأرانب. ولكن إذا كان أداءه جيدًا في البشر ، فقد يمنح الجراحين الترميميين طريقة سريعة وسهلة لمساعدة المرضى على تجديد الأنسجة المفقودة دون تندب أو تشوه.

يقول ساشانك ريدي ، الجراح الترميمي في كلية الطب بجامعة جونز هوبكنز في بالتيمور ، ميريلاند: "تشكل خسارة الأنسجة الرخوة مشكلة منتشرة في كل مكان في الطب السريري". يمكن للجراحين زرع الأنسجة من منطقة أخرى من الجسم إلى موقع الإصابة. لكن هذا ينطوي على صدمة للمرضى وفقدان الأنسجة من جزء آخر من الجسم. يمكن للجراحين أيضًا إدخال غرسات اصطناعية. لكن الخلايا المناعية عادةً ما تقوم فقط بإيقاف تلك الغرسات ، تاركة وراءها ندوبًا ليفية سميكة.

ثم هناك مواد مالئة تشبه الجيلي. عندما تكون الإصابات صغيرة - بترتيب حجم الإصبع - غالبًا ما يحقن الجراحون مادة هلامية مصنوعة من حمض الهيالورونيك (HA) يمكن للخلايا المناعية المسماة البلاعم أن تتسلل إليه. عندما تحفر في الداخل وتواجه جزيئات HA ، ترسل البلاعم عادة إشارات تعمل على تجنيد الأوعية الدموية المكونة للخلايا والخلايا الأخرى التي تساعد في إصلاح الضرر. ولكن مع وجود فجوات أكبر في الأنسجة ، عادةً ما تكون المواد الهلامية HA إسفنجية جدًا بحيث لا تحافظ على شكلها. حاول الباحثون تقوية المواد الهلامية عن طريق ربط جزيئات الهلام. ولكن لجعل المواد الهلامية قوية وقوية بما يكفي لتتصرف مثل الأنسجة ، يجب على الباحثين إضافة العديد من الروابط التي تنشئ شبكة صلبة ثلاثية الأبعاد. لكن مسامها صغيرة جدًا بحيث لا تستطيع الضامة والخلايا الأخرى اختراقها. تقول جينيفر إليسيف ، مهندسة الطب الحيوي في جامعة جونز هوبكنز التي لم تكن جزءًا من فريق ريدي: "إنها تغير البيولوجيا". نتيجة لذلك ، تطلق البلاعم إشارات تؤدي إلى نسيج ندبي.

الآن ، توصل ريدي وزملاؤه إلى طريقة أفضل لتقوية المواد الهلامية HA. لقد صنعوا لأول مرة ألياف نانوية من بوليمر قابل للتحلل البيولوجي استخدم لعقود في خيوط قابلة للذوبان ، تسمى بوليكابرولاكتون. ثم قاموا بمعالجة الألياف بحيث يحتوي بعضها على روابط جزيئية مصممة للارتباط بـ HA. شكلت عملية استمرت لساعات روابط بين الروابط الجزيئية وجزيئات HA ، مما أدى إلى تكوين هلام كان مرنًا مثل الأنسجة الرخوة. وبقدر ما يعزز القليل من حديد التسليح الخرسانة ، فإن الهلام يحتاج فقط إلى حجم صغير من الألياف النانوية ليصبح صلبًا. هذه الكمية الصغيرة تعني أن الهلام لا يزال يحتوي على فجوات كبيرة بما يكفي لتمرير الخلايا بسهولة. يقول ريدي إن الشبكة ثلاثية الأبعاد الناتجة لها تشابه مذهل مع المصفوفة خارج الخلية في الجسم ، وهي السقالات الطبيعية للأنسجة السليمة.

لاختبار المادة ، قام ريدي وزملاؤه بحقنها في الأرانب حيث تم استئصال بعض الدهون جراحيًا ، قبل أن تتصلب المادة. لم يتخذ الهلام شكل الأنسجة المفقودة فقط أثناء تماسكه ، ولكن بعد ذلك ، تسللت البلاعم بسهولة إليه وأطلقت إشارات جندت الخلايا المكونة للأوعية الدموية ، من بين أشياء أخرى. أفاد باحثون اليوم في دورية Science Translational Medicine أن الحيوانات كانت قادرة على إعادة بناء أجزاء من الأنسجة بحجم أنملة الأصابع.

يقول علي خادم حسيني ، مهندس بيولوجي في جامعة كاليفورنيا ، لوس أنجلوس ، والذي لم يشارك في البحث ، إن الجل الجديد "متطور علميًا". ويشير إلى أنه ، على عكس المواد الهلامية الأخرى ، لا يشمل هذا المستحضر عوامل النمو وجزيئات الإشارات البيولوجية الأخرى ، وبدلاً من ذلك يعتمد على الجسم لتزويده بنفسه. يقول خادم حسيني إن هذه البساطة يمكن أن تجعل من السهل على الجل أن يجتاز مع إدارة الغذاء والدواء الأمريكية.

يمكن أن يساعد الجل أيضًا في إصلاح الأنسجة الرخوة بوظائف محددة ، مثل خلايا عضلة القلب. يقول هاي-كوان ماو ، خبير المواد الحيوية وعضو فريق جامعة جونز هوبكنز ، إن الباحثين يأملون في زرع الخلايا الجذعية التي تشكل أنسجة القلب ، من أجل المساعدة في إصلاح تلف الأنسجة بعد نوبة قلبية. لا يزال هذا في مرحلة البحث في غضون ذلك ، وقد شكل الباحثون بالفعل شركة لتسويق التكنولوجيا ، تسمى LifeSprout.


ثقافة الجهاز والنسيج (مع رسم بياني)

اقرأ هذه المقالة للتعرف على النموذج العضوي. يتكون النموذج العضوي من ثلاثة مناهج للعلاقات التفاعلية الهيكلية والوظيفية الأصلية للعضو.

الطرق الثلاثة هي: (1) زراعة الأعضاء (2) الثقافات النسيجية و (3) الثقافات العضوية.

تُستخدم مزارع الخلايا على نطاق واسع في المختبرات في جميع أنحاء العالم لأغراض مختلفة. الدراسات في المختبر مع الخلايا المعزولة مفيدة لفهم العديد من وظائف الخلايا مثل النسخ والترجمة وتكاثر الخلايا والتنفس وتحلل السكر. وبالتالي ، من أجل دراسة علم الأحياء والعديد من الوظائف ، قد تكون الخلايا المزروعة في الثقافات التقليدية وأحادية الطبقة كافية.

ومع ذلك ، لدراسة الوظائف الخلوية المتكاملة أو وظائف الأعضاء ، لن تكون الخلايا المعزولة ذات فائدة كبيرة ، كما هو موضح أدناه:

التفاعلات الخلوية في وظائف الجهاز:

يحدث تفاعل بين الخلايا المختلفة في الجسم الحي ، مما يؤدي إلى سلسلة من الأحداث. هذه التفاعلات الخلوية (غالبًا بسبب التحفيز الهرموني) مهمة جدًا للتعبير عن وظائفها ، كما هو موضح في الأمثلة التالية.

أ. التحفيز الهرموني للأرومات الليفية مسؤول عن إطلاق الفاعل بالسطح بواسطة الخلايا السنخية في الرئة.

ب. يحفز ارتباط الأندروجين بالخلايا اللحمية ظهارة البروستاتا.

إلى جانب الهرمونات والعوامل الغذائية والأجانب الحيوية تمارس أيضًا تأثيرات تحفيزية على الخلايا لتعمل بطريقة منسقة.

النماذج العضوية:

التفاعلات الخلوية التي تحدث في نظام الجسم الحي غير ممكنة مع الخلايا المعزولة. تركز التطورات الأخيرة في ثقافات الأعضاء والنمط النسيجي على إنشاء نماذج في المختبر قابلة للمقارنة (إلى أقصى حد ممكن في علم الأحياء والوظائف) للأنظمة الموجودة في الجسم الحي. الغرض من هذه النماذج العضوية هو الاحتفاظ بالعلاقات التفاعلية الهيكلية والوظيفية الأصلية للعضو.

هناك ثلاثة مناهج واسعة في هذا الاتجاه:

يتم استخدام الأعضاء الكاملة أو الأجزاء الصغيرة من الأعضاء التي تحتفظ بالخصائص الخاصة والجوهرية في الثقافة.

2. ثقافات النمط النسيجي:

تمثل خطوط الخلايا التي تنمو في مصفوفة ثلاثية الأبعاد إلى كثافة عالية ثقافات النمط النسيجي.

3. الثقافات العضوية:

في هذه الحالة ، يتم تجميع الخلايا من سلالات مختلفة معًا في النسبة المرغوبة والعلاقات المكانية لإنشاء مكون من عضو في المختبر.

1. ثقافات الجهاز:

وصف موجز لاستخدام مزارع الأعضاء (الأعضاء أو الأجزاء الممثلة لها) مع الإشارة إلى السلامة الهيكلية ، وتبادل المغذيات والغازات ، والنمو والتمايز ، إلى جانب المزايا والقيود.

السلامة الهيكلية:

كما ذكرنا سابقًا ، تكون الخلايا المعزولة فردية ، بينما في زراعة الأعضاء ، يتم دمج الخلايا كوحدة واحدة. يتم الاحتفاظ بالارتباط بين الخلية والخلية والتفاعلات الموجودة في الأنسجة أو الأعضاء الأصلية إلى حد كبير. مع الحفاظ على السلامة الهيكلية للنسيج الأصلي ، يمكن للخلايا المرتبطة بها تبادل الإشارات من خلال التصاق الخلية أو الاتصالات.

تبادل المغذيات والغاز:

لا يوجد نظام وعائي في زراعة الأعضاء. هذا يحد من إمداد الخلايا بالمغذيات وتبادل الغازات. يحدث هذا على الرغم من العناية الكافية التي يتم اتخاذها في المختبر للانتشار السريع للمغذيات والغازات عن طريق وضع مزارع الأعضاء في الواجهة بين المرحلتين السائلة والغازية.

نتيجة لذلك ، قد تحدث درجة معينة من النخر في الجزء المركزي من العضو. يفضل بعض العمال استخدام ارتفاع O2 التركيز (أحيانًا حتى نقي O2) في مزارع الأعضاء. تعرض الخلايا لارتفاع O2 المحتوى مرتبط بمخاطر O2 السمية المستحثة مثل تبادل المستقلبات المغذية يتأثر بشدة.

النمو والتمايز:

بشكل عام ، لا تنمو مزارع الأعضاء باستثناء قدر من التكاثر الذي قد يحدث على طبقات الخلايا الخارجية.

مزايا زراعة الأعضاء:

أنا. توفير وسيلة مباشرة لدراسة سلوك الأنسجة المتكاملة في المختبر.

ثانيا. يصبح فهم الوظائف البيوكيميائية والجزيئية للعضو / الأنسجة أمرًا سهلاً.

حدود ثقافات الأعضاء:

أنا. لا يمكن نشر زراعة الأعضاء ، لذلك هناك حاجة لكل تجربة لعضو جديد من متبرع.

ثانيا. الاختلافات عالية وقابلية التكاثر منخفضة.

ثالثا. صعب التحضير إلى جانب كونه باهظ الثمن.

تقنيات ثقافة الجهاز:

إن أهم مطلب لزراعة الأعضاء أو الأنسجة هو وضعها في مثل هذا المكان بحيث يحدث التبادل الأمثل للمغذيات والغازات.

يتم تحقيق ذلك في الغالب عن طريق الحفاظ على الأنسجة في واجهة محدودة الغاز للدعامات التالية:

v. شريط من البرسبيكس أو زجاج شبكي.

في السنوات الأخيرة ، يتم استخدام إدخالات آبار المرشح لتحقيق الهندسة الطبيعية للأنسجة بسهولة أكبر.

إجراء زراعة الأعضاء:

تتكون التقنية الأساسية لزراعة الأعضاء من المراحل التالية:

1. تشريح وجمع أنسجة العضو.

2. قم بتقليل حجم النسيج حسب الرغبة ، ويفضل أن يكون سمكه أقل من 1 مم.

3. ضع الأنسجة على دعامة في واجهة وسط الغاز.

4. احتضان في CO الرطب2 حاضنة.

5. قم بتغيير الوسيط (M199 أو CMRL 1066) بشكل متكرر حسب الرغبة.

6. يمكن تحليل زراعة الأعضاء عن طريق الأنسجة ، التصوير الشعاعي الذاتي والكيمياء المناعية.

ثقافة الجهاز على شبكة دعم الفولاذ المقاوم للصدأ:

يمكن زراعة أجزاء صغيرة من الأنسجة على مرشح يوضع فوق شبكة من الفولاذ المقاوم للصدأ (الشكل 40.1).

ثقافة الجهاز على إدراجات مرشح جيدا:

أصبحت إدخالات البئر المرشح شائعة جدًا في زراعة الأعضاء. ويرجع ذلك أساسًا إلى أن التفاعل الخلوي والتقسيم الطبقي والاستقطاب أفضل في أنظمة الاستزراع هذه. علاوة على ذلك ، فإن إعادة تركيب الخلايا لتشكيل كثافات تشبه الأنسجة ، والوصول إلى التبادل المتوسط ​​والغازات أفضل.

يوضح الشكل 40.2 الأنواع الأربعة المختلفة لآبار الترشيح الخاصة بنمو الأنسجة على شكل طبقات خلوية.

أنا. نمو طبقة الخلية أعلى المرشح (الشكل 40.2 أ).

ثانيا. نمو طبقات الخلايا على المصفوفة (كولاجين أو ماتريجيل) أعلى المرشح (الشكل 40.2 ب).

ثالثا. نمت طبقات الخلايا على طبقات الخلية التفاعلية الموضوعة على الجانب السفلي من المرشح (الشكل 40.2C).

رابعا. نمت طبقة الخلية على المصفوفة مع طبقة خلية تفاعلية على الجانب السفلي من المرشح (الشكل 40.2 د).

مرشح إدخال جيد مع مواد مختلفة (السيراميك والكولاجين والنيتروسيليلوز) متاحة الآن تجاريًا للاستخدام في مختبرات الاستزراع.

تم استخدام إدخالات البئر المرشح بنجاح لتطوير ظهارة الغدة الدرقية المتكاملة وظيفيًا ، والبشرة الطبقية ، وظهارة الأمعاء ، وظهارة الكلى (الكلى).

2. الثقافات النسيجية:

يمثل نمو وانتشار خطوط الخلايا في مصفوفة ثلاثية الأبعاد إلى كثافة خلية عالية ثقافات النمط النسيجي. ميزة نظام الاستزراع هذا هو أنه يمكن استخدام الثقافات أحادية الطبقة المشتتة لتجديد الهياكل الشبيهة بالأنسجة. التقنيات المستخدمة بشكل شائع في الثقافات النسيجية تستخدم أليافًا مجوفة من الهلام والإسفنج والأجسام الشبه الكروية.

تقنية الجل والإسفنج:

يمكن للخلايا (الطبيعية أو الورمية) في المزرعة اختراق المواد الهلامية (الكولاجين) أو الإسفنج (الجيلاتين) الذي يوفر مصفوفة لتكوين الخلايا البدائية. تم استخدام هذا النهج لتطوير ظهارة الثدي ، وبعض الهياكل الأنبوبية والغدية.

تقنية الألياف المجوفة:

في السنوات الأخيرة ، تم تطوير غرف تروية مع سرير من الألياف الشعرية البلاستيكية. ميزة استخدام الألياف المجوفة في الثقافات النسيجية هي أن المغذيات وتبادل الغازات أكثر كفاءة. مع نمو الخلايا المرتبطة بالألياف الشعرية ، تحدث زيادة في كثافة الخلايا لتكوين هياكل شبيهة بالأنسجة.

يدعي العديد من العمال أن سلوك الخلايا عالية الكثافة المتكونة على ألياف مجوفة يمكن مقارنتها بسلوكها في الجسم الحي. على سبيل المثال ، تفرز خلايا سرطان المشيمة التي تنمو في مزارع الألياف المجوفة المزيد من موجهة الغدد التناسلية المشيمية مقارنة بالطبقة الأحادية التقليدية. تعتبر تقنيات زراعة الألياف المجوفة أنظمة مثالية للإنتاج الصناعي للعديد من المركبات المهمة بيولوجيًا. يتقدم العمل في هذا الاتجاه.

الثقافات ثلاثية الأبعاد:

الأجسام الشبه الكروية في الثقافة النسيجية:

تمثل الأجسام الشبه الكروية مجموعات الخلايا التي تتكون عادة من إعادة ارتباط الخلايا المستنبتة المنفصلة. من المعروف منذ عدة سنوات أن الخلايا الجنينية المنفصلة تتجمع لتشكل بنية متخصصة. المبدأ الأساسي لاستخدام الأجسام الشبه الكروية في ثقافة النمط النسيجي هو أن الخلايا الموجودة في المجاميع غير المتجانسة أو البوموتية قادرة على تصنيف نفسها في مجموعات لتشكيل بنية تشبه الأنسجة. العيب الرئيسي في الأجسام الشبه الكروية هو الحد من انتشار وتبادل العناصر الغذائية والغازات.

الأجسام الشبه الكروية الورم متعدد الخلايا (MCTS):

توفر الأجسام الشبه الكروية الورمية متعددة الخلايا نموذجًا مكثفًا في المختبر للدراسات على الخلايا السرطانية. يسمح الهيكل ثلاثي الأبعاد لـ MCTS بالدراسات التجريبية المتعلقة بالعلاج الدوائي ، وتغلغل الأدوية ، ومقاومة الإشعاع وما إلى ذلك.

علاوة على ذلك ، تم استخدام MCTS أيضًا لدراسة العديد من العمليات البيولوجية:

أنا. تنظيم تكاثر الخلايا والتمايز.

الميزة الرئيسية لمزارع الخلايا ثلاثية الأبعاد (في شكل MCTS) هي أنها توفر هندسة محددة جيدًا للخلايا المستوية أو الكروية والتي ترتبط ارتباطًا مباشرًا بالهيكل والوظيفة. من المسلم به الآن أن MCTS تتصرف مثل المراحل الأولية للأوعية الدموية للأورام الصلبة في الجسم الحي. ومع ذلك ، يتجاوز الحجم الحرج (≥ 500 مم) ، يصاب معظم MCTS بنخر (موت الخلايا) في المركز محاطًا بخلايا قابلة للحياة. يوضح الشكل 40.3 تمثيلًا تخطيطيًا لـ MCTS مقارنةً بالورم.

تقنية إنتاج MCTS:

يتم تلقيح المعلق أحادي الخلية الذي يتم الحصول عليه من الخلايا أحادية الطبقة المثقوبة أو الورم المفصول في الوسط في قوارير تحريك مغناطيسية أو أنابيب أسطوانية. بما أن الحضانة تتم لمدة 3-5 أيام ، يتم تكوين مجاميع من الخلايا التي تمثل الأجسام الشبه الكروية. لوحظ أن تشكيل كروي يكون أكثر كفاءة في ظل الظروف الثابتة على الأسطح الثابتة وغير اللاصقة. لهذا السبب ، كثيرا ما تستخدم أطباق الثقافة المغلفة بأجار / الاغاروز التي لا تلتصق بها الخلايا لبدء تكوين كروي.

بمجرد تشكيل الأجسام الشبه الكروية ، يتم نقلها إلى 24 لوحًا جيدًا لتحليلها. يتم قياس النمو الكروي عن طريق قياس أقطارها بانتظام. يمكن القيام بذلك باستخدام ميكرومتر العدسة المجهر أو ماسح ضوئي لتحليل الصور. لوحظ نمو جيد للأجسام الشبه الكروية عند نموها في الآبار.

الأجسام الشبه الكروية الفسيفسائية:

أصبح من الممكن الآن إنتاج الأجسام الشبه الكروية من الخلايا التي تم نقلها بجينات مختلفة. يتم تشكيل الأجسام الشبه الكروية الفسيفسائية عن طريق خلط الأجسام الشبه الكروية المنقولة وغير المنقولة بالنسب المرغوبة.

يمكن إنتاج MCTS من الخلايا غير المتجانسة أيضًا ، مما يشكل ثقافات مشتركة MCTS. هذا مشابه للأجسام الشبه الكروية غير المتجانسة (في الأجسام غير المتجانسة القصيرة) التي تتكون من خلايا ورمية في تركيبة مع الخلايا المضيفة.

يتم سرد بعض الثقافات المشتركة MCTS:

ثالثا. MCTS والخلايا البطانية.

تعمل Heterospheroids مع التفاعل الخلوي غير المتجانسة كنماذج جيدة لدراسة العديد من العمليات في الجسم الحي ، على سبيل المثال. إشعال. تعد الثقافات المشتركة MCTS مفيدة جدًا في نمذجة الأنسجة وهندسة الأنسجة ، وسيتم تقديم تفاصيلها لاحقًا.

تطبيقات الأجسام الشبه الكروية أو MCTS:

الأجسام الشبه الكروية لها مجموعة واسعة من التطبيقات. يتم سرد بعض أهمها:

أنا. بمثابة نماذج لنمو الورم الوعائي.

ثانيا. لدراسة التعبير الجيني في تكوين ثلاثي الأبعاد للخلايا.

ثالثا. لتحديد تأثير الأدوية السامة للخلايا والأجسام المضادة ونيوكليوتيدات الراديو المستخدمة لأغراض علاجية.

رابعا. لدراسة عمليات مرضية معينة مثل التهاب المفصل الروماتويدي.

v. لتطوير العلاجات الجينية للعديد من الأمراض مثل سرطان.

السادس. لتقييم تأثيرات الإشعاع على الأنسجة المستهدفة.

السابع. لتطوير نماذج الأنسجة والأنسجة.

3. الثقافات العضوية:

تتضمن ثقافة النمط العضوي أساسًا مزيجًا من الخلايا من سلالات مختلفة بنسب محددة لإنشاء مكون من عضو. مع التقدم في تقنيات زراعة النمط العضوي ، أصبح من الممكن الآن تطوير نماذج معينة من الأنسجة أو الأنسجة.

أنا. تم إنشاء معادلات الجلد عن طريق زراعة الأدمة مع البشرة مع إجراء مقابلات مع طبقات من الكولاجين.


التركيب والإجراءات البيولوجية لجزيئات السيراميك الزجاجي النانوي المخدر بفوسفوريكا Calcarea لهندسة أنسجة العظام

إن الارتجال في إجراءات العلاج لمعالجة الأنواع المختلفة من عيوب العظام مثل إصابات العظام أو إصابات الأسنان وأمراض مثل هشاشة العظام والتهاب العظم والنقي وما إلى ذلك ، يحتاج إلى مواد حيوية مناسبة وواعدة تشبه مكونات العظام. حظي السيراميك الزجاجي النشط بيولوجيًا (BGC) مؤخرًا باهتمام كبير باعتباره أكثر المواد الحيوية الواعدة ، ومن ثم تم تطبيقه على نطاق واسع كمواد حشو لتجديد أنسجة العظام. لأنه يثير استجابات بيولوجية محددة بعد الزرع بالإضافة إلى إمكانية أكبر في تكوين واجهة قوية مع كل من الأنسجة الرخوة والصلبة عن طريق إذابة أيونات الكالسيوم والفوسفات. ومن ثم ، فإن التركيز الحالي في علاج عيوب العظام من خلال تنظيم المادة الحيوية في مزيج من الطب البديل مثل العلاجات المثلية مع المواد الحيوية لمنع الآثار الضارة عند تركيزات قليلة. لذلك ركزت الدراسة الحالية على بناء جزيئات السيراميك من الزجاج الحيوي النانوي (nBGC) مخدر بعلاج المثلية الجديد Calcarea phosphorica لزراعة الأسنان العلاجية والعظام. تم تصنيع جسيمات nBGC بطريقة sol-gel وتم تعزيزها باستخدام فوسفوريكا Calcarea المتاح تجاريًا. تميزت الجسيمات المركبة بدراسات SEM و DLS و EDS و FT-IR و XRD. تم عرض SEM و DLS حجم الجسيمات على نطاق النانو ، كما أشارت تحقيقات EDS و FT-IR إلى أن فوسفوريكا Calcarea قد تم دمجه مع جزيئات nBGC وأيضًا تم تأكيد الطبيعة البلورية للجسيمات من خلال دراسات XRD. تم العثور على كل من nBGC و Calcarea phosphorica doped nBGC (CP-nBGC) ليكونا غير سامين للخلايا الجذعية اللحمية المتوسطة للفأر بتركيزات منخفضة وأظهر أيضًا قدرة أفضل على تكوين العظام في المختبر.

الكلمات الدالة: سيراميك الزجاج الحيوي تكوين العظام وهندسة أنسجة العظام Calcarea phosphorica Sol-gel.


علم الأحياء: مادة هلامية مفيدة في الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد للأنسجة البيولوجية

يتطلب الإنشاء النهائي للأجزاء البيولوجية البديلة قدرات ثلاثية الأبعاد بالكامل لا يمكن للطباعة الحيوية للأغشية الرقيقة ثنائية وثلاثية الأبعاد توفيرها. الآن ، باستخدام هلام الإجهاد الناتج ، يمكن لمهندسي ولاية بنسلفانيا وضع مجموعات صغيرة من الخلايا بالضبط حيث يريدون بناء الأشكال المعقدة التي ستكون ضرورية لاستبدال العظام والغضاريف والأنسجة الأخرى.

& # 8220 السبب وراء أهمية ذلك هو أن تقنيات الطباعة الحيوية لمجموع الخلايا الحالية يمكنها & # 8217t إجراء تكوينات معقدة وغالبًا ما تكون في أغشية رقيقة ثنائية وثلاثية الأبعاد أو تكوينات بسيطة ، & # 8221 قال إبراهيم ت. العلوم الهندسية والميكانيكا. & # 8220 إذا كنا نريد ثلاثية الأبعاد معقدة ، فنحن بحاجة إلى مجال داعم. & # 8221

هذا المجال الداعم ، ذكر الباحثون اليوم (16 أكتوبر) في فيزياء الاتصال هو هلام الإجهاد الناتج. تعتبر المواد الهلامية الناتجة عن الإجهاد غير عادية في أنها بدون إجهاد هي مواد هلامية صلبة ، ولكنها تحت الضغط تصبح سائلة.

يستخدم الباحثون نظامًا للطباعة الحيوية بمساعدة الشفط والذي أظهروه في وقت سابق من هذا العام لالتقاط تكتلات من الخلايا ووضعها بدقة داخل الهلام. يعمل ضغط فوهة الشفط على الهلام على تسييله ، ولكن بمجرد أن تطلق فوهة الشفط تكتلات الخلايا وتنسحب ، يعود الجل إلى الحالة الصلبة مرة أخرى ، ويشفى ذاتيًا. ترتكز الكرات الصغيرة من الخلايا على بعضها البعض وتتجمع ذاتيًا ، مكونة عينة نسيج صلبة داخل الهلام.

يمكن للباحثين وضع أنواع مختلفة من الخلايا ، في مجاميع صغيرة ، معًا لتشكيل الشكل المطلوب بالوظيفة المطلوبة. يمكن تعليق الأشكال الهندسية مثل حلقات الغضروف التي تدعم القصبة الهوائية داخل الهلام.

& # 8220 لقد جربنا نوعين مختلفين من المواد الهلامية ، لكن الأول كان صعبًا بعض الشيء في إزالته ، & # 8221 قال Ozbolat. & # 8220 كان علينا القيام بذلك من خلال الغسيل. بالنسبة للجيل الثاني ، استخدمنا إنزيمًا يعمل على تسييل الجل وإزالته بسهولة. & # 8221

& # 8220 ما نقوم به مهم للغاية لأننا نحاول إعادة إنشاء الطبيعة ، & # 8221 قال ديشاري بانيرجي ، باحث ما بعد الدكتوراه في العلوم الهندسية والميكانيكا. & # 8220 في هذه التقنية ، من المهم جدًا أن تكون قادرًا على تكوين أشكال حرة ومعقدة من الأجسام الشبه الكروية. & # 8221

استخدم الباحثون مجموعة متنوعة من الأساليب ، وخلقوا نماذج نظرية للحصول على فهم مادي لما كان يحدث. ثم استخدموا التجارب لاختبار ما إذا كانت هذه الطريقة يمكن أن تنتج أشكالًا معقدة.

كان يعمل أيضًا في هذا المشروع من ولاية بنسلفانيا الخريج حديثًا بوغرا أيان ، وهو الآن في كلية الطب في جامعة ستانفورد نازمية سيليك ، طالب دراسات عليا في علوم الهندسة والميكانيكا زيفينج زانج ، طالب دراسات عليا سابق في العلوم الهندسية والميكانيكا كوي زو ، باحث ما بعد الدكتوراه في العلوم الهندسية والميكانيكا ، ميونغ هوان كيم ، طالب دراسات عليا في الهندسة الحيوية يانغ وو ، باحث ما بعد الدكتوراه في علوم الهندسة والميكانيكا وفرانشيسكو كوستانزو ، أستاذ علوم الهندسة والميكانيكا والهندسة الميكانيكية والهندسة الحيوية.

دعمت المؤسسة الوطنية للعلوم ، ومؤسسة طب العظام ، والمعهد الوطني لأبحاث طب الأسنان والقحف الوجهي ، ومركز أبحاث وعلاج الاضطرابات الليزوزومية والنادرة. & # 13


يمهد الهيدروجيل الطريق لاختراق طبي حيوي

الدكتور بهنام أخافان ، جامعة سيدني. الائتمان: جامعة سيدني

نشرت في مواد وظيفية متقدمةقام فريق من المهندسين الطبيين في جامعة سيدني بتطوير تقنية بلازما لربط الهلاميات المائية بقوة - وهي مادة شبيهة بالهلام تشبه هيكليًا الأنسجة الرخوة في جسم الإنسان - بالمواد البوليمرية ، مما يسمح للأجهزة المصنعة بالتفاعل بشكل أفضل مع الأنسجة المحيطة.

للعمل على النحو الأمثل في الجسم ، يجب أن تترابط الغرسة المصنعة - سواء كانت وركًا صناعيًا أو قرصًا شوكيًا مصطنعًا أو نسيجًا هندسيًا - وتتفاعل مع الأنسجة المحيطة والخلايا الحية المناسبة.

عندما لا يحدث ذلك ، قد تفشل عملية الزرع أو الأسوأ من ذلك ، أن يرفضها الجسم. في جميع أنحاء العالم ، يمثل فشل عمليات الزرع ورفضها تكلفة كبيرة على الأنظمة الصحية ، مما يضع أعباء مالية وصحية كبيرة على المرضى.

نجح الفريق ، بقيادة كلية الهندسة الطبية الحيوية ، الدكتور بهنام أخافان والبروفيسور مارسيلا بيليك ، في الجمع بين الهلاميات المائية بما في ذلك تلك المصنوعة من الحرير مع بوليمرات التفلون والبوليسترين.

"على الرغم من تشابهها مع الأنسجة الطبيعية للجسم في العلوم الطبية ، فإن الهلاميات المائية من الصعب التعامل معها لأنها ضعيفة بطبيعتها وغير مستقرة من الناحية الهيكلية. فهي لا تلتصق بسهولة بالمواد الصلبة مما يعني أنه لا يمكن استخدامها في كثير من الأحيان في التطبيقات التي تتطلب متطلبات ميكانيكية مثل قال الدكتور أخوان.

قالت طالبة الدكتوراه في الهندسة الطبية الحيوية السيدة راشي واليا ، التي أجرت البحث بالتعاون مع كلية الفيزياء والمدرسة بجامعة سيدني ، إن الهلاميات المائية جذابة للغاية لهندسة الأنسجة بسبب تشابهها الوظيفي والهيكل مع الأنسجة الرخوة لجسم الإنسان. في الهندسة الكيميائية والجزيئية الحيوية ، وكذلك جامعة تافتس في ماساتشوستس ، الولايات المتحدة.

"عملية البلازما الفريدة لمجموعتنا ، والتي تم الإبلاغ عنها مؤخرًا في المواد التطبيقية وواجهات ACS، تمكننا من تنشيط جميع أسطح الهياكل المعقدة المسامية ، مثل السقالات ، لربط الجزيئات الحيوية والهيدروجيلات بشكل تساهمي "، كما قالت البروفيسور مارسيلا بيليك ، الحائزة على جائزة ARC وأكاديمية الهندسة الطبية الحيوية.

قال البروفيسور بيليك: "تتيح هذه التطورات إنشاء سقالات بوليمرية متينة ومركبة الشكل ومشبعة بالهيدروجيل ، مما يجعلنا نقترب خطوة من محاكاة خصائص الأنسجة الطبيعية داخل الجسم".

"يتم تنفيذ عملية البلازما في خطوة واحدة ، ولا تولد أي نفايات ، ولا تتطلب مواد كيميائية إضافية يمكن أن تكون ضارة بالبيئة."

مادة الهيدروجيل التي طورتها جامعة سيدني. الائتمان: الدكتور بهنام أخافان

الأجهزة الطبية الحيوية وزرع الأعضاء وأجهزة الاستشعار الحيوية وسقالات هندسة الأنسجة التي من المقرر أن تستفيد من تقنية الهيدروجيل الجديدة.

قال الدكتور أخافان: "هناك العديد من السيناريوهات التي يمكن فيها استخدام هذه التكنولوجيا. يمكن تحميل الجل بدواء ليتم إطلاقه ببطء بمرور الوقت ، أو يمكن استخدامه لتقليد الهياكل مثل غضروف العظام".

"هذه المواد هي أيضًا مرشحة ممتازة لتطبيقات مثل منصات المختبر على رقاقة ، والمفاعلات الحيوية التي تحاكي الأعضاء ، والبنى المحاكاة الحيوية لإصلاح الأنسجة وكذلك الطلاءات المضادة للحشف للأسطح المغمورة في البيئات البحرية."

اختبر البحث المادة باستخدام الجزيئات الحيوية الموجودة في الجسم ، والتي أظهرت استجابة خلوية إيجابية.

سيعمل الدكتور أكهافان والفريق على تطوير مجال أبحاثهم وسيطورون أيضًا التكنولوجيا للجمع بين الهلاميات المائية والمواد الصلبة غير البوليمرية ، مثل السيراميك والمعادن.


ما هو هلام الكهربائي؟

الرحلان الكهربائي للهلام هو عملية يتم فيها فصل عينة ، عادةً بروتينات أو دنا ، في محلول أو فصلها داخل قالب باستخدام الشحنات الكهربائية.

لنفترض أنك تريد إجراء تفاعل البلمرة المتسلسل (PCR) لدراسة جين واحد. عندما تقوم بعمل تفاعل البوليميراز المتسلسل ، فإنك تقوم بعمل نسخ عديدة من الحمض النووي حتى تتمكن من التعويض عن قيود طرق التسلسل عند إجراء التحليل الجيني. تفتقد معظم طرق التسلسل الجينومي بضع أجزاء أو تواجه مشاكل مع أجزاء من الحمض النووي ذات سمات معينة. يجعل نسخ الحمض النووي من السهل تصحيح الخطأ للنتائج الشاذة.

أو افترض أنك قمت بلصق جين تريد دراسته في قطعة دائرية من الحمض النووي تسمى بلازميد للاستنساخ. ربما هذا الجين المحدد له أهمية علاجية أو أكاديمية. بعد استخدام الإنزيمات لقطع ولصق الحمض النووي في البلازميد المطلوب ، فأنت تريد التأكد من أن الحمض النووي المؤتلف يحتوي على الجين المرغوب فيه. سيكون البلازميد الكامل بحجم محدد جدًا ويمكن التعرف عليه بمجرد فصله بالكهرباء.

كل من هذه العمليات والعديد من تحليلات البروتين الأخرى تستخدم الفصل الكهربائي للهلام لفصل الجزيئات المستهدفة لمزيد من التحليل. تبدو العملية معقدة حقًا ، لكن العملية ليست صعبة الفهم خطوة بخطوة.

النقاط الأساسية لهذا الدرس:
الرحلان الكهربائي للهلام هو تقنية لفصل أجزاء الحمض النووي حسب الحجم أو البروتينات بواسطة شحنة كهربائية. إنه لا يفعل التسلسل الجيني - إنه يعد العينة للتسلسل الجيني.

يتم تحميل العينات في فجوات تسمى الآبار الموجودة في المركز أو الطرف السالب الشحنة من صفيحة هلامية ، ثم يتم تطبيق تيار كهربائي لسحب العينات من خلال المادة.

جميع شظايا الحمض النووي لها نفس الشحنة السالبة لكل وحدة كتلة ، لذا فإن الأجزاء الأصغر ستتحرك بسرعة أكبر عبر الهلام وستتحرك الأجزاء الأكبر ببطء خلالها.

تحمل البروتينات شحنات كهربائية مختلفة وستنتقل في أي اتجاه يحدده التيار في الغرفة. ستهاجر البروتينات المشحونة بقوة أكبر إلى مسافة أبعد من البروتينات الأقل شحنة.

المسافة التي تقطعها البروتينات هي دالة خطية للشحنة الكهربائية للبروتين.

المسافة التي يقطعها الحمض النووي ليست وظيفة خطية ، ولكنها دالة لوغاريتمية للحجم الجزيئي. الجزيء الذي يبلغ حجمه 1/10 حجم جزيء آخر سوف ينتقل ضعف المسافة ، والجزيء الذي يبلغ حجمه 1/1000 من حجم جزيء آخر سوف ينتقل ثلاثة أضعاف المسافة ، وهكذا.

الحمض النووي وبعض البروتينات مثل الألبومات شفافة ، لذلك يجب إضافة صبغة إلى العينة حتى يمكن رؤيتها لاحقًا في الهلام.


مقدمة

فشل الأعضاء هو السبب الرئيسي لملايين الوفيات ، وانخفاض معدل بقاء الفرد وكذلك فشل العلاجات الجراحية. منذ ذكرى الإنسان ، كان زرع الأعضاء والأنسجة الاصطناعية بمثابة حلم. لقد لوحظ على مر التاريخ أن الإنسان قد بذل الكثير من الجهود لإطالة العمر واستعادة العضو المعيب.

مع التقدم والتطور السريع للعلم والتكنولوجيا ، تم المضي قدمًا في بعض التقنيات المتقدمة مثل النماذج الأولية السريعة متعددة الفوهات (MNRP) ، والامتزاز المغناطيسي للخلايا ، وإزالة الخلايا الخلوية لخلايا المصفوفة مما يجعل المنطقة الاصطناعية الحيوية أكثر وأكثر جاذبية يومًا بعد يوم. يوم.

تم تحديد أحدث التطورات في التقنيات المرتبطة بدمج أنواع الخلايا المتعددة غير المتجانسة وإعادة تلخيص الهياكل المصممة مسبقًا وتشكيل وظائف مختلفة. وبالتالي ، بالمعنى الواسع ، يمكن القول ، إن زراعة الأعضاء أشبه بإنتاج بدائل للأعضاء مع تطبيق الأجهزة المتاحة والأعضاء المصنعة ، وتستند الأجهزة المقابلة المطورة على مبادئ الكترونية.

الوضع العالمي لزراعة الأعضاء والتبرع بها

في جميع أنحاء العالم ، تعد زراعة الكلى أكثر الأعضاء التي يتم زرعها صلابة يليها القلب والكبد. On the other side, cornea and musculoskeletal grafts are the most commonly transplanted tissues in the human body, however, their outnumber folds are more than ten times folds.

In accordance withSulania et.al, there is no country in the world has sufficient organ donor till date. France, Belgium, Spain, USA, Norway and Portugal have seen as attributing higher rate of deceased organ transplantation rate.

In an estimated report less than 10% of organ transplantation covers the global need. Out of 194 members of the World health organization, 54% of countries premium working on organ transplantation, and 36% have registered higher solid organs transplantation deceased rate.

The Rationale Behind Organs Shortages

There are myriads of reasons have been highlighted in the section whether it belongs to administrative, legal or gap in practices of stakeholders. This is not enough, cultural barrier such as language, ethnicity, emotional and religion sometimes play a central role in decision making of organ donation-

  • Surgical Mutilation
  • Public awareness concerning brain death concept
  • A common misapprehension of brain death concept
  • Religion facilities
  • Socio- culture belief or having a desire to burnt and completely reborn without any missing organ
  • Don’t have any idea on who to maintain and secure the positioning of a brain dead person
  • Dynamics decision making at a time of organ donation
  • Negative publicity and adverse media consequences
  • Unavailability of trained transplant coordinators

Since the demand for organs has been spur, even if their technology is advance and organ transplant could be done with zero per cent stress, organs shortages will be huge problems. If you want to know other reasons behind organ shortages other than that which is highlighted above, you can take asks for relevant data from SourceEssay based Make my assignment Liverpool خبراء

Literature Navigation

The concept of organ transplantation was come into the picture in late 2003 with the establishment Centre of organ manufacturing Tsinghua University. Since then more and more study and researches progressed to advanced organ manufacturing connotation (Zaim, SChong, 2019)

A comprehensive study was done to review the serious manifestation of organ failure that leads the death. It has been analysed during the study, the most common organs donor sources are deceased person, but this is not sufficient to attain the global demand. Notwithstanding this becomes highly important to address the shortage of organ issues at an international level.

If we want to enhance the rate of a deceased donor, it is first required to aware of the people about deceased donor transplantation which could be most problematic as people are not in the state to make the decision for oneself. On that note, this leads to steady growth of live donors in the past years.

A live donor is considering having predominating roles than ever. In a report of Donor .

Nephrectomy Outcomes Research Network, around 40% of the kidney donors are recognized as a live donor. However, in most the cases the cadaver donation of Kidney occurs through deceased donation.

The most preferred tissues transplantation or Corneal transplant happens in the state of a deceased person. If a person dies due to accidents, there are chances of organs donation failure, but cornea transplantation from the brain dead person might be easier, but it still depends on the actual timing of the death. (Berthiaume, 2019)

Events Of Organ Manufacturing

A solid free form manufacturing in 2000 began to be employed in the area of genetic engineering. Later during 2010 and 2014, additive manufacturing (AM) and 3D printing have attained the maximum popularity. Meanwhile, a CAD model was bring introduced to accelerate the rapid pace of organ manufacturing.

The success in the history of organ manufacturing was seen in 2009 when vascularized adipose tissue was developed at Tsinghua University. Later on, Machhaarina and his co-workers developed recellularized tracheal through decellularization of a matrix of epithelial cells. Their findings proved that appropriate biomedical tools and autologous cells help in providing successful treatments for patients in a limited period. Like above-mentioned events, if you want to know organ manufacturing processes and events other than that which is highlighted above, you can take asks for relevant data from SourceEssay based Dissertation writing to help Central Coast خبراء.

Transplant Types
  • Autograft- A transplantation is done among person to oneself such as bypass graft, vein extraction from coronary arteries
  • Isograft- The organ transplantation happens among the genetically identical twins
  • Allograft– An organ transplantation from the non-identical twins but genetically but having the same ancestors
  • Xenotransplant- When transplantation is done between two different species like animal and human

Exploration Of 3D Artificial Organ Tissues

The vital organs are prone to infection, tissues damages, intoxicants and alcohols. Liver damages affect more than 500 million people out of which 2 million death occur each year. Eventually, researchers are trying to give their best to create artificially genetically engineered tissues.

Bioengineering is devising hot new equipment to control remotely the function of the cells and building of the 3D structure of cells.

3D printing thick vascularized tissues composed of three folds thick human cells that can give substantially functionality upward in three weeks. In this customized printed silicon moulds and plumb of printed tissue is being used to build a large grid of thick channels. After printing, it is subjected to liquid composed of fibroblast and extracellular matrix composed of cells. There is research still progressed on to modified and create 3d vascular tissues which can make tissues manufacturing more automatic.

Advanced Artificial Organ Manufactured Devices And Technologies

In the past few years, new artificial organ manufacturing technologies have been exploited. This included fully automated MNRP, additive combined moulding, manual on cultural cells and decellularized matrix module.

Some other technologies other than above such as electrophoresis, cell gel absorption, cell Layden hydrogels are temporary used to control the flow of fluidity and cell arrangement in the space.

All these technologies are part of bioengineering tools and profoundly surmounted in cell therapy. The first 3d cell-laden latticed structured was used to assemble heterogeneous cells into organic activities with 3D biomarker, and a branch of the vascular network.

Hybrid cell-laden and synthetic polymeric hydrogels were joined into vascularized organs using double nozzle at low temperature where the cell can be preserved even at minus 80 degree Celsius.

On the other side, the half automated additive combined moulding have increased the enhancement of multiscale vascular network having anti-suture overcoats, large blood vessels in a hierarchical arrangement. It is also known as the first man-made perfusable tight network encapsulated with contiguous endothelium lining capillaries

These advancements have progressed in 2014 when implantable elliptic tissues with both neural and vascular networks in synthetic were combined using 3D printing biomarker. With these technologies, researchers can decrease cell content. There will be a presence of synthetic PLGA over the top protecting cell hydrogels from being washed out and get swollen from the phagocytic cells.

Among all the advanced bioartificial organs and tissues transplantation, additive combined moulding and MNRP holds great importance when it comes to integrating multiple structures and forming specialized structure. There would be no challenge or obstacle occur during the formation of multiple perfusable channels arises in the most the solid organ manufacturing. Although at an early stage predesigned cellular vascularized network could be difficult. Like said above, if you are facing difficulties in assignments of CAD model or 3D printing biomarkers, then take immediate assistance from quality assignment help driven by SourceEssay.

Compatible Problems In Locating Artificial Organs And Tissues

  • Adverse interference of human trafficking
  • The delicate difference among live and deceased donor
  • Gas among solid and fluid might get affected adversely
  • The body can show immunological problems
  • Presence of potential teragones(Sobin, 1973)A group of physical incompatibilities such as electricity, mechanical support etc
  • Non-regulatory organs also might be shown the physiology mimics problems
  • Solid and fluid constituencies might get different to a wider range

Conclusion And Perspective

The immune system is undeniably critical component behind successful acceptance of organ transplantation, but with this surgical parameters and key determiners of the susceptibility of organ failure might get evolved. In this article, we have reviewed the utmost importance of artificial tissues and organ manufacturing in controlling the death rate. There we identified multi-nozzle rapid prototyping (MNRP), magnetic adsorption of cells, decellularization of matrix cells which making the bioartificial area more promising and bringing successful rate. However due to Socio- culture belief or having desire to burnt and completely reborn without any missing organ or presence of potential teragones producing challenges at the front of organ transplantation. Despite this, the half automated additive combined moulding have increased the enhancement of multiscale vascular network having anti-suture overcoats, large blood vessels in a hierarchical arrangement.

If you want to know more about the multiscale vascular network for your assignment formation, get immediate assistance from SourceEssay assignment writer Wollongong or solve your query at any time

مراجع

Berthiaume, F., Maguire, T. J., & Yarmush, M. L. (2011). Tissue engineering and regenerative medicine: history, progress, and challenges. Annual review of chemical and biomolecular engineering, 2, 403-430.

Beyar, R. (2011). Challenges in organ transplantation. Rambam Maimonides medical journal, 2(2).

Llames, S., García, E., Hernández, J. O., & Meana, Á. (2012). Tissue bioengineering and artificial organs. في Stem cell transplantation (pp. 314-336). Springer, New York, NY.

Mokhtari, T., Hassani, F., Ghaffari, N., Ebrahimi, B., Yarahmadi, A., &Hassanzadeh, G. (2020). COVID-19 and multiorgan failure: A narrative review on potential mechanisms. Journal of Molecular Histology, 1-16.

Markstedt, K., Mantas, A., Tournier, I., MartínezÁvila, H., Hagg, D., &Gatenholm, P. (2015). 3D bioprinting human chondrocytes with nanocellulose–alginate bioink for cartilage tissue engineering applications. Biomacromolecules, 16(5), 1489-1496.

Sobin, S. S. (1973). Compatibility Problems in Artificial Organs. Biomaterials, medical devices, and artificial organs, 1(1), 57-77.

Sulania, Anika & Sachdeva, Sandeep & Jha, Diwakar & Sachdeva, Ruchi. (2016). Organ donation and transplantation: An updated overview. MAMC Journal of Medical Sciences. 2. 18. 10.4103/2394-7438.174832.

Wang, X. (2019). Bioartificial organ manufacturing technologies. Cell transplantation, 28(1), 5-17.

Zaim, S., Chong, J. H., Sankaranarayanan, V., &Harky, A. (2020). COVID-19 and multi-organ response. Current problems in cardiology, 100618.


CPC Best Plant Conservation Practices

The collection and preservation of plant tissues in DNA banks can serve as a long-term repository for the genetic material of a species, facilitating a range of genetic studies (phylogenetic, population genetic, and conservation genetic research) into the future. To maintain the integrity of a DNA collection, proper long-term storage is required to prevent degradation by nucleases, oxidation, hydrolysis, and ionizing radiation 1,2 . The quality of plant tissues or DNA extracts may be best maintained through cryopreservation, where materials are stored in the vapor phase of liquid nitrogen (below –180°C), a temperature at which molecular motion significantly slows. Because liquid nitrogen is cold in and of itself, mechanical failures and electrical outages are less of an issue with liquid nitrogen vats than ultracold freezers 3 . However, cryopreservation may not be financially or logistically feasible for many institutions.

As an alternative to cryopreservation, institutions may opt to maintain tissue collections in a dried or frozen (–20°C or –80°C) state. Silica gel is a commonly used desiccant that can be used to quickly and easily dry plant material for the purpose of extracting DNA 6 . If silica gel is used, plant tissues should be dried down as quickly as possible to mitigate DNA degradation. While desiccated tissues can be maintained at room temperature with silica in air-tight containers, at least for short periods 5 , Hodkinson et al. (2007) recommend maintaining dried plant materials in a –20°C freezer, a practice followed by the Missouri Botanic Garden 7 . The Smithsonian Institution, on the other hand, stores dried tissues at –80°C. Studies assessing the long-term effects of storing desiccated tissues at various temperatures are lacking, although “the colder the better” is generally the recommendation for fresh tissues and DNA extracts. DNA quality is further maintained by avoiding long-term storage of tissues in newspapers or other acidic materials, in humid conditions, and in contact with light, all of which may degrade DNA 5 . Storing tissues in air-tight containers is particularly important, as storage in containers with poor seals can reduce the quality of DNA 5 .

Maintaining fresh plant material in freezers is another viable method for the long-term preservation of tissues. Frost-free freezers that cycle through temperatures should be avoided, as temperature fluctuations can lead to DNA damage2 or protein deterioration 8 . Many plant tissues should be stable in long-term storage at -70°C to -80°C for the extraction of DNA, RNA, and proteins, while degradation may occur at -20°C9. However, Neubig et al. (2014) found that plant material frozen for 24 years maintained high quality regardless of whether tissues were stored at -20°C or -80°C in a pulverized or intact state5. Storage at -80°C may be the prudent choice to increase molecular integrity of the samples. Because -80°C freezers are prone to mechanical or electrical failures 3 , appropriate alarm systems and back-up storage space should be in place.

If time, space, and resources allow, lab facilities may choose to store DNA extracts in addition to tissue specimens5, as DNA samples are more stable than tissues9. DNA extracts are often stored in TE (Tris EDTA) 2,9 buffer which prevents contamination by bacteria and degradation via nucleases 10 . To reduce the number of freeze-thaw cycles and thus a deterioration of DNA quality, frequently accessed samples can be stored in aliquots at -20°C, while archival extracts can be preserved at -80°C 1,2,11 . In a study investigating optimal storage of orchid leaf samples originally dried with silica, DNA extracts of the tissue stored at -20°C for 7 – 12 years had slightly higher quality than DNA newly extracted from the tissue that was stored in desiccated form in the dark without silica for the same period of time5. DNA extracts may be suitable for PCR for 4 – 7 years when stored at -18°C and for over 4 years when stored at -80°C 1 . After evaluating various storage buffers and temperatures, Smith and Morin (2005) found that the highest DNA yields were achieved with storage at -80°C or dried at room temperature with trehalose 12 . The highest DNA quality, on the other hand, was achieved with trehalose either dried or at -80°C, while quality deteriorated with storage at 20°C and 4°C. As is the case with plant tissues, storage at liquid nitrogen temperatures is optimal for preserving the highest quality extracts 2 . While, DNA extracts may better preserve the integrity of DNA, it is still worthwhile to maintain tissues in cold storage which will allow a wider variety of downstream molecular studies. Most DNA banks store tissues (or cells) and only extract DNA as requested 1 .

RNA-Seq is a burgeoning field in genomics that allows one to examine the gene-coding portions of genomes and to assess differential expression of genes among treatment groups of interest. Thus, labs may elect to store tissues for RNA in addition to DNA extractions. Tissues are typically flash frozen in liquid nitrogen and either stored at -80°C or at liquid nitrogen temperatures.

There are a multitude of nucleic acid storage methods, many of which are beyond the scope of this document. The long-term preservation of plant tissue samples via desiccation by silica gel and storing flash frozen tissue at -80°C are two methods that are commonly employed. The following recommendations for preserving plant material are based largely on guidelines from the Smithsonian Institution 13 and the Global Genome Initiative 14 , which provide an excellent workflow for the collection and storage of plant tissues intended for DNA or RNA extractions. These guidelines include preserving silica-dried and flash-frozen plant tissues in long-term storage at -80°C. I summarize and expand on these guidelines below and refer the reader to these sources for further reference.

Tissue Desiccation and Storage

Working with Silica Gel Desiccant

While there are many potential reagents for desiccating plant tissues 4 , silica gel is a commonly used desiccant that can easily and rapidly dry down plant tissues for the purpose of DNA extractions 4,6 . Silica gel can act as a skin, eye, and respiratory irritant, and thus appropriate personal protective equipment (gloves, facemask, and goggles) should be worn when working with silica (consult the safety data sheets for your particular product). Silica gel is available in various mesh sizes, where finer grades (28 – 200 mesh size) can more quickly dry down tissues due to the larger surface area to volume ratios. However, larger grades (2 – 4 mm bead size) should be sufficient for drying, and are less expensive and less likely to be inhaled than smaller mesh 13 .

Indicating silica gel changes color when saturated and can thus be used to signal when a change of silica gel is required. A ratio of 1:10 indicating:non-indicating (white) silica gel is suggested 13 . Three types of indicating silica gel are available (colors change from orange to clear/white, orange to green, or blue to pink when saturated). The orange to clear/white indicating beads are recommended, as they are the least toxic 13 . Once saturated, the silica gel can be dried for reuse by heating in a plant dryer. Follow the manufacturer’s instructions for re-drying the beads.

Collecting, Desiccating, and Storing Plant Tissue

What to collect. Young, actively growing leaf tissue is best for DNA extractions9, although extremely young tissue that is fragile should be avoided 13 . Young tissue is preferable to older tissue because it has a more cells per volume 13 , is less likely to be colonized by fungal endophytes 13 , and is less likely to have secondary compounds that could interfere with DNA extractions and inhibit downstream PCR reactions. It is also possible to extract DNA from young shoots, roots, seeds, pollen, or gametophytes 9 .

How much tissue to collect. From 15 spatially distant individuals (see section on Sample Size), collect 3 – 5 leaves per plant 7 (or 10 – 25 cm2 of leaf material from species with large leaves 13 ), provided it is not detrimental to the plant. Because leaf thickness can vary by species, another useful guideline may be to collect at least 100 mg fresh tissue, if not harmful to the plant. DNA extractions generally require 50 mg to less than 100 mg wet tissue per sample (or less than 20 mg dry tissue) 15 , and it is ideal to have extra material with which to work should optimization of the extraction protocol be required. Thus, 100 mg wet tissue may provide enough material for two extractions. This amount can be adjusted depending on the starting tissue amount recommended by the DNA extraction protocol in use.

How to collect tissues. To avoid DNA degradation, it is advisable to dry down tissues as quickly as possible, preferably with 12 – 48 hours 13 , although within 12 hours is most ideal6. This can be achieved by storing samples with silica, in a ratio of at least 10:1 of silica gel to total leaf tissue 5,6 , although more silica may be required for species with thick leaves or high water content. Drying should occur in a cool location at ambient temperature 13 . Leaf tissue can be placed in separate coin envelopes (2 ¼ x 3 ½ inches) by sample 13 , properly labeled with sample name, date, species, collection location, and collector. White coin envelopes are recommended, which tend to be less acidic (and thus less degradative to DNA) than brown envelopes 13 . Envelopes are then placed in a sealable Ziploc plastic bag with the appropriate ratio of silica gel desiccant for the amount of tissue stored. Multiple envelopes can be stored in the same Ziploc bag, preferably grouped by collection location, and archival paperclips can be used to secure envelopes if needed. Alternatively, samples can be collected into small, sealable polyethylene bags (2 ¼ x 3 ½ inches) for each sample, with an individual aliquot of silica13. Although tissues may dry more quickly, the drawback is that silica is time-consuming to remove when samples are ready for permanent storage and silica cannot be re-used (to prevent contamination) 13 . See Funk et al. (2017) for a list of products and suppliers.

To determine whether samples have sufficiently dried, samples can be checked after the desired drying time has passed (e.g. 12 hours). Samples are sufficiently dried if they break cleanly when bent6. At this point, most silica except a small amount can be removed 6 , as excessive storage of tissues with silica gel can lead to DNA degradation 9 . To optimize the drying process, multiple practices can be followed, as suggested by Funk et al. (2017). It is advisable to move the beads around periodically to maximize their contact with leaf tissues. When placing leaves in envelopes, spread leaves throughout the envelope, as stacking can prevent drying of the interior leaves. Cut particularly thick or waxy leaves into smaller pieces to maximize surface area for drying 5 . For very large thick mid-ribs, remove with scissors to dry easily and avoid tearing the leaf, which could release enzymes that degrade DNA7. Clean scissors with 70% ethanol between samples to prevent cross-contamination.

Long-term storage. Once tissues are properly dried, most silica can be removed and the samples can be placed under long-term storage conditions. Store samples at -80°C 13 , if available, or if ultra-cold freezers are not available store at -20°C7,10 or room temperature 4 in airtight opaque containers. Coin envelopes or Ziplocs can be stored in boxes with small amounts of silica to absorb any excess moisture 9,13 . The Smithsonian Institution recommends Lock & Lock boxes (HPL 836) and including a relative humidity indicator card (Sorbent Systems) in each box to monitor humidity, which should not exceed 30% 13 .

Flash Freezing and Storing Tissue Samples

Flash freezing tissue samples in liquid nitrogen and preserving them in -80°C freezers is another method of preserving high quality DNA or RNA. Tissues can be collected in 8 mL cryogenic tubes (externally threaded with o-rings) 13 , labeled appropriately with sample and collection information. Cryovials are place in liquid nitrogen-filled storage Dewars at the collection location and are transported to the lab where they are stored in cryoboxes in -80°C freezers. If freezing samples for RNA preservation, apply extra cleanliness procedures, including wearing laboratory gloves and properly disinfecting all tools between samples to minimize nuclease exposure. Because RNA degrades quickly and gene expression changes rapidly, samples should be placed into the liquid nitrogen as quickly as possible after collection. Be sure to wear appropriate PPE (goggles, cryo gloves, long pants, close-toed shoes, lab coat) when working with liquid nitrogen. As an alternative to working with liquid nitrogen, samples can also be preserved in RNA later.

SAMPLE SIZE

DNA. Collecting multiple samples per population opens the possibility of future population genetic analyses (e.g., assessing genetic diversity, gene flow, population structure, population assignment, cryptic species, signals of selection, etc). Traditionally, researchers have suggested collecting as many samples per population as possible. However, some recent studies suggest that with the larger number of single nucleotide polymorphisms (SNPs) that can be assayed through next generation sequencing, it is possible to sample fewer individuals per population 16–18 . Through simulations of empirical data, Nazareno et al. (2017) found that 6 – 8 samples were sufficient to obtain accurate diversity estimates for a self-incompatible, outcrossing Amazonian plant species when 1000 SNPs were considered 17 . Similarly, Willing et al. (2012) found that 4 – 6 samples and greater than 1000 SNPs could sufficiently estimate genetic differentiation for a simulated dataset, but suggested that greater that 10 samples are required for outlier analyses 16 . Nevertheless, a recent simulation comparing trade-offs in sample size versus sequencing depth encouraged sampling as many individuals as possible at the expense of lower sequence coverage, in order to estimate genetic diversity accurately and calculate population differentiation statistics 19 .

For institutions interested in population genetic studies, we suggest beginning with a sampling target of 15 individuals per population, provided that there is a sufficient number of individuals from which to collect and that such collections would not harm the population. However, the ideal size sample will depend on the specific goals of the study (e.g. the type of genetic estimates desired) and the life history of the species of interest (demographic history, mating system, pollen and seed dispersal syndrome, etc) 17 . Individuals collected should be spatially distant and thus more likely to be representative of the population’s genetic composition.

RNA. Collecting samples for RNA is both effort- and time-intensive. Labs may opt to collect one sample per population or species for RNA preservation to begin, and collect additional samples per population as specific studies require. Having at least one sample per species would allow the creation of a reference transcriptome, which could be useful for identifying genes and variants and may facilitate future studies.

1. DNA banks – providing novel options for genebanks? (IPGRI, 2006).

2. Lee, S. B., Crouse, C. A. & Kline, M. C. Optimizing Storage and Handling of DNA Extracts. in Forensic DNA Analysis 19–38 (CRC Press, 2010). doi:10.1201/b15361-4.

3. Corthals, A. & Desalle, R. An Application of Tissue and DNA Banking for Genomics and Conservation: The Ambrose Monell Cryo-Collection (AMCC). Systematic Biology 54, 819–823 (2005).

4. Nagy, Z. T. A hands-on overview of tissue preservation methods for molecular genetic analyses. Org Divers Evol 10, 91–105 (2010).

5. Neubig, K. M. et al. Variables affecting DNA preservation in archival plant specimens’. in DNA banking for the 21st century: Proceedings of the US Workshop on DNA Banking 56 (2014).

6. Chase, M. W. & Hills, H. H. Silica Gel: An Ideal Material for Field Preservation of Leaf Samples for DNA Studies. Taxon 40, 215–220 (1991).

8. Florian, M.-L. The effects of freezing and freeze-drying on natural history specimens. Collection Forum 6, 45–52 (1990).

9. Prendini, L., Hanner, R. & DeSalle, R. Obtaining, Storing and Archiving Specimens and Tissue Samples for Use in Molecular Studies. in Techniques in Molecular Systematics and Evolution (eds. DeSalle, R., Giribet, G. & Wheeler, W.) 176–248 (Birkhäuser Basel, 2002). doi:10.1007/978-3-0348-8125-8_11.

10. Hodkinson, T. R. et al. DNA Banking for plant breeding, biotechnology and biodiversity evaluation. Journal of Plant Research 120, 17–29 (2007).

11. Visvikis, S., Schlenck, A. & Maurice, M. DNA Extraction and Stability for Epidemiological Studies. Clinical Chemistry and Laboratory Medicine 36, (1998).

12. Smith, S. & Morin, P. A. Optimal Storage Conditions for Highly Dilute DNA Samples: A Role for Trehalose as a Preserving Agent. Journal of Forensic Sciences 50, 1–8 (2005).

13. Funk, V. A. et al. Guidelines for collecting vouchers and tissues intended for genomic work (Smithsonian Institution): Botany Best Practices. Biodivers Data J (2017). doi:10.3897/BDJ.5.e11625.

14. Gostel, M. R., Kelloff, C., Wallick, K. & Funk, V. A. A workflow to preserve genome-quality tissue samples from plants in botanical gardens and arboreta. Applications in Plant Sciences 4, 1600039 (2016).

15. DNeasy Plant Handbook – QIAGEN. (2018).

16. Willing, E.-M., Dreyer, C. & Oosterhout, C. van. Estimates of Genetic Differentiation Measured by FST Do Not Necessarily Require Large Sample Sizes When Using Many SNP Markers. PLOS ONE 7, e42649 (2012).

17. Nazareno, A. G., Bemmels, J. B., Dick, C. W. & Lohmann, L. G. Minimum sample sizes for population genomics: an empirical study from an Amazonian plant species. Mol Ecol Resour 17, 1136–1147 (2017).

18. Jeffries, D. L. et al. Comparing RADseq and microsatellites to infer complex phylogeographic patterns, an empirical perspective in the Crucian carp, Carassius carassius, L. Mol Ecol 25, 2997–3018 (2016).

19. Fumagalli, M. Assessing the Effect of Sequencing Depth and Sample Size in Population Genetics Inferences. PLOS ONE 8, e79667 (2013).