کاربرد نانو ذرات در مهندسی بافت و بازسازی استخوان از تنظیم ریز محیط سلولی تا توسعه داربستهای هوشمند و چندمنظوره

مقدمه: مهندسی بافت استخوان یکی از رویکردهای نوین برای ترمیم و بازسازی نقصهای استخوانی است؛ با این حال، ایجاد داربستی که بتواند همزمان نیازهای مکانیکی، زیستی و درمانی بافت استخوان را برآورده کند همچنان یک چالش اساسی محسوب می شود. نانوفناوری با فراهم کردن امکان طراحی مواد در مقیاس مشابه ریز محیط طبیعی استخوان، ظرفیت قابل توجهی برای رفع این محدودیتها ایجاد کرده است. هدف این مطالعه با هدف بررسی نقش و کاربرد نانوذرات در مهندسی بافت استخوان و ارزیابی ظرفیت آنها در بهبود عملکرد داربستها، تحریک استخوان سازی و توسعه سامانه های درمانی چندمنظوره انجام شد. روش بررسی: در این مرور مطالعات مرتبط با کاربرد نانوذرات و نانومواد در مهندسی بافت و بازسازی استخوان بررسی و یافته ها بر اساس محورهای اصلی عملکرد، مکانیکی، استئوژنز، تمایز سلول های بنیادی مزانشیمی، انتقال دارو و فاکتورهای رشد، رگ زایی، فعالیت ضدباکتریایی، مکانوتر نسداکشن و طراحی نانوکامپوزیت ها دسته بندی شدند. همچنین جنبه های مرتبط با زیست سازگاری، سمیت و چالش های انتقال نانوسامانه ها به کاربردهای بالینی مورد توجه قرار گرفتند. یافته ها: شواهد بررسی شده نشان می دهند که نانوذرات می توانند با بهبود استحکام، مدول و انتقال تنش خواص مکانیکی داربست های استخوانی را ارتقا دهند. علاوه بر این، ویژگی های نانومقیاس سطح می توانند چسبندگی و تکثیر سلولی و تمایز استئوژنیک را از طریق تنظیم مسیرهای پیام رسانی و مکانوتر نسداکشن از جمله مسیرهای Integrin/FAK، YAP/TAZ، MAPK، RhoA/ROCK تحت تاثیر قرار دهند. نانوذرات همچنین به عنوان حامل دارو، ژن و فاکتورهای رشد امکان رسانش موضعی و آزادسازی کنترل شده عوامل درمانی را فراهم می کنند. از سوی دیگر، ترکیب قابلیت های استئوژنیک، رگ زایی و ضدباکتریایی می تواند زمینه توسعه داربست های چندمنظوره را فراهم سازد. با وجود این، مزایا عواملی مانند اندازه و شکل ذرات، بار سطحی، تشکیل Protein Corona، تولید ROS، تجمع بافتی، پاسخ ایمنی، زیست تخریب پذیری و دوز نقش مهمی در ایمنی و کارایی نانوسامانه ها دارند. نتیجه گیری: نانوذرات با قابلیت تنظیم همزمان ویژگی های مکانیکی و زیستی داربست و همچنین امکان انتقال کنترل شده عوامل درمانی پتانسیل بالایی برای توسعه نسل جدید داربست های استخوانی دارند. در آینده طراحی نانوذرات هوشمند، داربست های چندمنظوره، سیستم های پاسخگو به محرک و ترکیب فناوری نانو با چاپ زیستی سه بعدی می تواند مسیر را برای درمان های شخصی سازی شده و بازسازی همزمان استخوان، عروق و کنترل عفونت هموار کند. با این حال، انجام مطالعات in vivo و بالینی برای ارزیابی ایمنی بلندمدت و اثربخشی این سامانه ها پیش از استفاده گسترده در بالین ضروری است.

کلیدواژه ها:

نانوذرات ، نانوفناوری ، مهندسی بافت استخوان ، بازسازی استخوان ، استئوژنز ، سلول های بنیادی مزانشیمی ، داربست های نانوساختار ، دارورسانی کنترل شده ، رگ زایی ، مکانوتر نسداکشن ، نانوکامپوزیت ها ، زیست سازگاری