پلتفرم کشت سلولی مبتنی بر کاغذ و کاربردهای در حال ظهور آن در زیست پزشکی
کاغذ در حال حاضر توجه زیادی را به‌عنوان یک‌لایه‌ی فرعی برای کاربردهای زیست پزشکی به خود جلب کرده است. به‌واسطه‌ی ایجاد تغییراتی در خصوصیات فیزیکی و شیمایی آن، کاغذ می‌تواند به‌عنوان یک جایگزین برای لایه‌های فرعی بافت‌های سلولی مرسوم مورداستفاده قرار گیرد. با توجه به اینکه این عامل می‌تواند در یک ساختار 3 بُعدی (3D) قرار گیرد، می‌تواند به‌طور مناسب‌تر و بهتری محیط‌های خُرد سلولی در شرایط طبیعی را شبیه‌سازی نماید. کاغذ می‌تواند توان بالقوه‌ی بالایی به‌عنوان سطح کشت سه‌بعدی سلولی برای توسعه‌ی مدل‌های مرسوم و دارای بیماری مورداستفاده قرار گیرد. این سطح و پلتفرم می‌تواند کنترل دقیق و مشخصی بر روی ترکیب ماتریس خارج سلولی (ECM) ارائه دهد و همچنین می‌تواند به توزیع سلولی و تحلیل دقیق از تعاملات بین سلولی نیز کمک کند. سطوح کاغذی می‌توانند برای تحقیقات مرتبط با پاتوفیزیولوژیک و مداخلات درمانی مورداستفاده قرار گیرند. در این مقاله، ما در وهله‌ی اول به بررسی تغییرات خصوصیات فیزیکی و شیمایی کاغذ به‌منظور توسعه‌ی سطوح کشت 2 و 3 بُعدی مبادرت می‌ورزیم. در گام بعدی کارکردهای سطوح کشت سلولی کاغذی را برای مدل‌های بیمار در حالت طبیعی، غربالگری دارویی و کاربردهای سرماداری سلولی موردبررسی و تجزیه‌وتحلیل قرار می‌دهیم. به‌واسطه‌ی مزیت‌های مختلف سطوح کشت سلولی کاغذی مانند سازگاری زیستی، دوستدار طبیعت بدن، به‌صرفه بودن و سهولت در تولید بزرگ‌مقیاس، ما بر این باور هستیم که این عوامل می‌توانند نقش بسیار مهم را درزمینه‌ی زیست پزشکی بازی کنند.
مقدمه
کاغذ به‌عنوان یکی از کهن‌ترین اختراعات، منجر به تغییرات شگرفی در زندگی انسان‌ها در طول تاریخ شده است. در مصریان، یونیان و رومیان باستان، "پاپیروس" (مواد کاغذ مانند) برای ثبت سوابق مورداستفاده قرار می‌گرفتند درحالی‌که کاغذ امروزی که از فیبرهای سلولوزی تشکیل‌شده است که به‌واسطه‌ی ترکیب‌های هیدروژنی در کنار هم قرار می‌گیرند در چین باستان اختراع‌شده و مورداستفاده قرار گرفتند. از آن زمان به بعد، کاغذ در طیف گسترده‌ای از عوامل و موارد مورداستفاده قرار گرفت که در زمینه‌ی لایه‌های می‌توان به فرعی به‌عنوان محصولات بهداشتی، بسته‌بندی و همچنین وجوه نقد و پول‌ها اشاره نمود. اخیراً با توسعه‌ها و پیشرفت‌های قابل‌توجه درزمینه‌ی زیست‌فناوری، کاغذ به‌عنوان زیر لایه‌ها برای کاربردهای زیست پزشکی مختلفی مورداستفاده قرار می‌گیرند که دراین‌بین می‌توان به تولید کاغذهای آزمایش ارزان و قابل بازیافت در کاربردهای سلامتی، صفحات الکترونیکی منعطف، حسگرهای زیستی کاغذی و سطوح کشت سلولی کاغذی اشاره داشت. این کاربردها و استفاده‌های مختلف می‌توانند همسو با خصوصیات جالب‌توجه داخلی آن مانند سازگاری زیستی، سهولت در تغییرات شیمایی و فیزیکی، ارزان بودن، دوستدار محیط‌زیست بودن و سهولت در فرایندهای تولیدی بزرگ‌مقیاس اشاره داشت.
نتیجه‌گیری و دیدگاه‌های آتی
کاغذ به‌عنوان یک‌لایه‌ی کشت سلولی در حال ظهور توانسته است توان بالقوه‌ای در زمینه‌ی توسعه‌ی پلتفرم‌های کشت سلولی دو بعدی و سه بعدی ارائه دهد، هرچند تغییرات در خصوصیات شیمیایی و فیزیکی آن موردنیاز هستند. برای مثال، کاغذ باید با برخی از گروه‌های شیمایی مفید روکش شود تا بتواند محیط‌های مناسبی برای اتصال سلولی و یا سختی سطحی به دست آورد تا رشد سلولی بهتری صورت گیرد. کشت‌های سلولی سه بعدی موجود بر اساس هیدروژل و بست های متخلخل اغلب با توجه به ابعاد ساختاری به‌صورت یکسان نیستند و نمی‌توانند اطلاعاتی در مورد سلول‌ها در محیط‌های مختلف درون یک ساختار سه بعدی مشخص ارائه دهند و این انزوای فیزیکی سلول‌ها از دیگر محیط‌های ساختار سه بعدی قبل از نشانه‌گذاری و خصوصیات بیوشیمیایی نیاز هستند. در ضمن، پلتفرم‌های کشت سلولی کاغذ محور که در بسیاری از کاربردهای بیوشیمیایی دیده می‌شوند می‌توانند بیان‌کننده‌ی نتایج بسیار خوبی باشند. برای مثال، سامانه‌ی GiGiP می‌تواند به‌طور بهتری شرایط طبیعی میکرو ساختار را شبیه‌سازی کند تا بتواند مدل‌های سه بعدی نرمال و بیماری ارائه دهد مانند مدل‌های بیماری ایسکمیک.
Paper has recently attracted increasing attention as a substrate for various biomedical applications. By modifying its physical and chemical properties, paper can be used as an alternative to conventional cell culture substrates. Because it can be stacked into a three-dimensional (3D) structure, which can better mimic the in vivo cell microenvironment. Paper has shown great potential as a 3D cell culture platform for developing normal and diseased models. This platform gives precise control over extracellular matrix (ECM) composition as well as cell distribution and precise analysis of the interactions between cells. Paper-based platforms have been applied for pathophysiological studies and therapeutic intervention studies. In this paper, we first discuss the modifications of the physical and chemical properties of paper to develop various 2D and 3D cell culture platforms. We then review the applications of paper-based cell culture platforms for the construction of in vitro disease models, drug screening, and cell cryopreservation applications. Because of its advantages such as biocompatibility, eco-friendliness, cost efficiency, and ease of large-scale production, we believe that paper-based cell culture platforms would play an important role in the fields of biomedicine.
Introduction
Paper, as one of the most ancient inventions, has led to tremendous changes to human beings along the history. In ancient Egyptians, Greek, and Romans, ‘papyruses’ (paper-like materials) were used to record information, while the modern paper that is composed of cellulose fibers held by hydrogen bonds was invented and used in ancient China. Ever since its invention, paper has been used in a wide range of fields, from the original writing substrates to sanitary products, packaging, and even bank notes (cash). Recently, with the significant advances in biotechnology, paper has been applied as substrates to a variety of biomedical applications, such as the production of low-cost and disposable analytical test papers in healthcare applications [1–3], flexible electronics [4,5], paper-based biosensors [6–8], and most recently, cell culture platforms [9–14]. This is mostly attributed to its attractive intrinsic properties, such as biocompatibility, ease of chemical and physical modifications, cost efficiency, eco-friendliness, and ease of largescale manufacturing.
Conclusion and future perspectives
Paper has emerged as a promising cell culture substrate that could offer high potentials in developing 2D and 3D cell culture platforms, although modifications of its chemical and physical properties are required. For instance, paper needs to be coated with some beneficial chemical groups to provide binding sites for cell attachment or its surface roughness and stiffness can be adjusted to allow a better cell growth. Existing 3D cell cultures based on hydrogel and porous scaffold are mostly nonuniform in dimension, failing to provide information about cells in different areas within a single 3D construct, and this physical isolation of cells from different regions of the 3D construct are needed before staining and biochemical characterization [10,90]. Meanwhile, paper-based cell culture platforms that have been used in many biomedical applications show better results. For example, the CiGiP system can better mimic condition of in vivo microenvironment to create 3D normal or diseased tissue models, such as ischemic diseased models[9–12].
مقدمه
ایجاد تغییر در کاغذ برای کشت سلولی
تغییر خصوصیات شیمیایی کاغذ برای کشت سلولی
ایجاد تغییر در خصوصیات فیزیکی کاغذ برای کاشت سلولی
سطوح کشت سلولی کاغذ محور موجود
کاربردهای پلتفرم کشت سلولی کاغذی
کشت سلولی کاغذ محور به‌عنوان مدل‌های بیماری
پلتفرم کشت سلولی کاغذی برای غربالگری دارویی
پلتفرم کاغذی برای انجماد سلولی
نتیجه‌گیری و دیدگاه‌های آتی
Introduction
Modification of paper for cell culture
Modification of chemical properties of paper for cell culture
Modification of physical properties of paper for cell culture
Existing paper-based cell culture platform
Applications of paper-based cell culture platform
Paper-based cell culture as disease models
Paper-based cell culture platform for drug screening
Paper-based platform for cell cryopreservation
Conclusion and future perspectives
- اصل مقاله انگلیسی با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه