غشا مصنوعی

غشا مصنوعی

اسلاید 1: سلول مصنوعی یا سلول حداقل ، ذره ای مهندسی شده است که از یک یا بسیاری از عملکردهای سلول بیولوژیکی تقلید می کند. این اصطلاح به یک موجود فیزیکی خاص اشاره ندارد ، بلکه بیشتر به این ایده اشاره دارد که برخی از عملکردها یا ساختارهای سلولهای بیولوژیکی را می توان با یک موجود مصنوعی جایگزین یا تکمیل کرد. غالباً ، سلولهای مصنوعی غشاهای بیولوژیکی یا پلیمری هستند که مواد فعال بیولوژیکی را در بر می گیرند. به این ترتیب ، نانوذرات ، لیپوزوم ها ، پلیمرزوم ها ، میکروکپسول ها و تعدادی از ذرات دیگر به عنوان سلول های مصنوعی واجد شرایط هستند. کپسوله سازی میکرو امکان متابولیسم درون غشا ، تبادل مولکول های کوچک و جلوگیری از عبور مواد بزرگ از طریق آن را فراهم می کند. از مزایای اصلی کپسوله سازی می توان به تقلید در بدن ، افزایش حلالیت بار و کاهش پاسخ های ایمنی اشاره کرد. قابل ذکر است که سلولهای مصنوعی از نظر بالینی در خونریزی خون موفقیت آمیز بوده اند.سلول مصنوعیدر حوزه زیست شناسی مصنوعی ، یک سلول مصنوعی زنده به عنوان یک سلول کاملاً مصنوعی تعریف شده است که می تواند انرژی را جذب کند ، شیب های یونی را حفظ کند ، حاوی ماکرومولکول ها و همچنین اطلاعات را ذخیره کند و توانایی جهش داشته باشد. چنین سلول هنوز از نظر فنی امکان پذیر نیست ، اما تنوعی از سلول مصنوعی ایجاد شده است که در آن یک ژنوم کاملاً مصنوعی به سلولهای میزبان تخلیه شده از نظر ژنتیکی وارد شده است. گرچه کاملاً مصنوعی نیست زیرا اجزای سیتوپلاسمی و همچنین غشا از سلول میزبان حفظ می شود ، سلول مهندسی شده تحت کنترل ژن مصنوعی قرار دارد و قادر به تکثیر است.

اسلاید 2: تاریخاولین سلولهای مصنوعی در دهه 1960 توسط توماس چانگ در دانشگاه مک گیل ساخته شد. این سلولها از غشای فوق نازک نایلون ، کالودین یا پروتئین پیوند خورده تشکیل شده اند که خواص نیمه نفوذپذیری آنها باعث انتشار مولکولهای کوچک در داخل و خارج سلول می شود. این سلول ها به اندازه میکرون بودند و حاوی سلول ، آنزیم ها ، هموگلوبین ، مواد مغناطیسی ، جاذب ها و پروتئین ها بودند.سلول های مصنوعی بعدی از ابعاد صد میکرومتر تا نانومتر متغیر بوده و می توانند میکروارگانیسم ها ، واکسن ها ، ژن ها ، داروها ، هورمون ها و پپتیدها را حمل کنند.اولین استفاده بالینی از سلولهای مصنوعی در هم پرفیوژن توسط کپسول زغال فعال بود.در دهه 1970 ، محققان توانستند آنزیم ها ، پروتئین ها و هورمون ها را به میکرو کپسول های زیست تخریب پذیر معرفی کنند ، بعداً منجر به استفاده بالینی در بیماری هایی مانند سندرم Lesch-Nyhan می شود. اگرچه تحقیقات اولیه چانگ بر روی گلبول های قرمز خون مصنوعی متمرکز بود ، اما فقط در اواسط دهه 1990 سلول های قرمز خون مصنوعی قابل تجزیه قابل توسعه بودند. سلولهای مصنوعی در کپسولاسیون سلولهای بیولوژیکی اولین بار در کلینیک در سال 1994 برای درمان در یک بیمار دیابتی مورد استفاده قرار گرفت و از آن زمان انواع دیگر سلولها مانند سلولهای کبدی ، سلولهای بنیادی بزرگسالان و سلولهای مهندسی ژنتیکی کپسوله شده و برای استفاده در دست مطالعه است در بازسازی بافت.

اسلاید 3: در تاریخ 29 دسامبر 2011 ، شیمی دانان دانشگاه هاروارد از ایجاد غشای سلول مصنوعی خبر دادند.تا سال 2014 سلولهای باکتریایی مصنوعی با دیواره های سلولی و DNA مصنوعی خودتكثیر یافته اند [نیاز به منبع] در ژانویه همان سال محققان یک سلول یوکاریوتی مصنوعی تولید کردند که قادر به انجام واکنش های شیمیایی متعدد از طریق اندامک های فعال است.در سپتامبر 2018 ، محققان دانشگاه کالیفرنیا سلول های مصنوعی تولید کردند که می تواند باکتری ها را از بین ببرد. سلول ها از پایین به بالا مهندسی شده اند - مانند بلوک های لگو - برای از بین بردن باکتری ها.موادغشاهای سلولهای مصنوعی از پلیمرهای ساده ، پروتئین های بهم پیوسته ، غشاهای چربی یا کمپلکسهای پلیمر-لیپید ساخته می شوند. بعلاوه ، می توان غشاها را برای ارائه پروتئینهای سطحی مانند آلبومین ، آنتی ژنها ، حامل های Na / K-ATPase یا منافذ مانند کانالهای یونی مهندسی کرد. مواد معمولاً مورد استفاده برای تولید غشا include شامل پلیمرهای هیدروژل مانند آلژینات ، سلولز و پلیمرهای ترموپلاستیک مانند هیدروکسی اتیل متاکریلات-متیل متاکریلات( HEMA-MMA)، پلی اکریلونیتریل-پلی وینیل کلراید ( PAN-PVC )و همچنین تغییرات موارد فوق است. ذکر شده است. مواد مورد استفاده نفوذپذیری غشا cell سلول را تعیین می کند ، که برای پلیمر به وزن مولکولی قطع شده(MWCO )بستگی دارد. MWCOحداکثر وزن مولکولی یک مولکول است که ممکن است آزادانه از منافذ عبور کند و در تعیین انتشار کافی مواد مغذی ، مواد زائد و سایر مولکول های مهم مهم است.

اسلاید 4: مورد توجه ویژه پلیمرهای پاسخ دهنده محرک است که به PH یا تغییرات دما برای استفاده در زایمان هدفمند پاسخ می دهند. این پلیمرها ممکن است به صورت مایع از طریق تزریق ماکروسکوپی تجویز شده و به دلیل تفاوت درpH یا دما ، جامد یا ژل درجا شوند. از نانوذرات و آماده سازی لیپوزوم نیز به طور معمول برای کپسوله سازی و تحویل مواد استفاده می شود. یک مزیت عمده لیپوزومها ، توانایی آنها در اتصال به غشای سلول و اندامک است.پلیمرهای آب دوست توانایی زیست سازگاری دارند و می توانند به انواع مختلفی از جمله میسل های پلیمری ، مخلوط سل-ژل ، مخلوط های فیزیکی و ذرات پیوند خورده و ذرات نانو ساخته شوند. آماده سازیتنوع بسیاری برای آماده سازی و کپسول سازی سلول مصنوعی ایجاد شده است. به طور معمول ، وزیکول هایی مانند نانوذره ، پلیمرز یا لیپوزوم سنتز می شوند. یک امولسیون معمولاً با استفاده از تجهیزات فشار قوی مانند هموژنایزر فشار بالا یا میکروسیال ساخته می شود. دو روش میکرو کپسوله سازی برای نیتروسلولز نیز در زیر شرح داده شده است.

اسلاید 5: همگن سازی با فشار بالادر یک هموژنایزر فشار بالا ، دو مایعات موجود در سوسپانسیون روغن / مایع تحت فشار بسیار زیاد از طریق یک روزنه کوچک منتقل می شوند. این فرآیند محصولات را تقسیم می کند و اجازه می دهد ذرات بسیار ریز ، به اندازه 1 نانومتر ایجاد شود.میکروسیال سازیاین روش با استفاده از یک میکروسیال ثبت شده برای به دست آوردن مقدار بیشتری از تعلیق های همگن که می تواند ذرات کوچکتر از هموژنایزرها ایجاد کند. ابتدا از هموژنایزر برای ایجاد یک سوسپانسیون درشت استفاده می شود که پس از آن تحت فشار زیاد به درون مایکروسیال پمپ می شود. جریان سپس به دو جریان تقسیم می شود که با سرعت بسیار بالا در یک محفظه تعامل واکنش نشان می دهند تا اندازه ذرات مورد نظر به دست آید. این روش برای تولید مقیاس بزرگ لیپوزومهای فسفولیپید و نانوکپسولاسیون مواد بعدی امکان پذیر است.