پیشرفتهای اخیر در هیدروژل های مبتنی بر نانوکریستال های سلولزی برای مهندسی بافت راهبردهای ساخت چاپ زیستی سه بعدی و چشم اندازهای آینده

مبتنی بر نانوکریستال های سلولزی (CNC) به عنوان یکی از مهم ترین نانومواد مشتق شده از زیست توده لیگنوسلولزی، در سال های اخیر به دلیل برخورداری از استحکام مکانیکی بالا سطح ویژه زیاد قابلیت اصلاح شیمیایی زیست سازگاری مطلوب و تجدیدپذیری، توجه گسترده ای را در توسعه مواد زیست پزشکی به خود جلب کرده اند. در این میان هیدروژل های مبتنی بر CNC به دلیل ساختار سه بعدی متخلخل ظرفیت بالای جذب آب و شباهت قابل توجه به ماتریس خارج سلولی (ECM)، به عنوان گزینه هایی امیدبخش برای کاربردهای مهندسی بافت و پزشکی بازساختی مطرح شده اند. در این مقاله مروری پیشرفت های اخیر در زمینه استخراج و تولید نانوکریستال های سلولزی از منابع لیگنوسلولزی و همچنین راهبردهای مختلف ساخت هیدروژل های مبتنی بر CNC مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور روش های متداول تهیه CNC شامل هیدرولیز اسیدی و رویکردهای نوین و سازگار با محیط زیست مرور شده و سپس روش های مختلف ساخت هیدروژل های CNC، از جمله اختلاط، فیزیکی اتصال عرضی، شیمیایی پلیمریزاسیون، درجا سامانه های تزریقی و فناوری های نوظهور چاپ سه بعدی مورد بحث قرار گرفته اند همچنین نقش CNC ها در بهبود خواص مکانیکی، رئولوژیکی و زیستی هیدروژل ها و تاثیر آن ها بر عملکرد داربست های مهندسی بافت بررسی شده است. مطالعات گزارش شده نشان می دهند که حضور CNC ها می تواند به طور موثری استحکام مکانیکی پایداری ساختاری، تخلخل رفتار تورمی و زیست سازگاری هیدروژل ها را بهبود بخشد و شرایط مناسبی را برای چسبندگی تکثیر و تمایز سلولی فراهم سازد علاوه بر این، توسعه هیدروژل های تزریقی و داربست های چاپ سه بعدی مبتنی بر CNC افق های جدیدی را برای طراحی سامانه های زیست تقلیدی با معماری و عملکرد قابل کنترل ایجاد کرده است. با وجود پیشرفت های چشمگیر چالش هایی نظیر ارزیابی زیست سازگاری و سمیت، بلندمدت درک رفتار درون تنی و توسعه فرایندهای تولید در مقیاس صنعتی همچنان باقی مانده است. با این حال نتایج حاصل از مطالعات اخیر نشان می دهد که هیدروژل های مبتنی بر نانوکریستال های سلولزی پتانسیل بالایی برای توسعه نسل آینده داربست های زیستی و سامانه های پیشرفته مهندسی بافت داشته و می توانند نقش مهمی در پیشرفت پزشکی بازساختی ایفا کنند.

کلیدواژه ها:

نانوکریستال های سلولزی (CNC) ، هیدروژل های نانو کامپوزیتی ، هیدروژل های مبتنی بر CNC ، مهندسی بافت ، پزشکی بازساختی ، داربست های زیستی ، چاپ سه بعدی زیستی