بررسي تأثير رويكرد آميختگي بر ترويج تشكيل شبكه عروقي در مهندسي بافت

Investigate the effect of inosculation strategy on promoting vascularization in tissue engineering

در طي چندين دهه اخير، نياز روزافزون انسان براي جايگزيني اعضا و بافت‌ها در بدن موجب شده است تا مهندسي بافت به‌عنوان يكي از حوزه‌هاي پيشرو در تحقيقات علمي مطرح شود. علي‌رغم دستاوردهاي بي‌شمار در اين حوزه، تاكنون تأثير مهندسي بافت در كاربردهاي باليني محدود بوده است. يكي از اصلي‌ترين دلايل اين محدوديت، عدم تأمين خون كافي براي بافت در مراحل اوليه پس از كاشت است. زمان‌بر بودن فرآيند رگ‌زايي موجب ناكافي بودن تشكيل عروق خوني و درنهايت مرگ سلول‌ها و از بين رفتن بافت مي‌شود. در طي سال‌هاي اخير، با اجراي رويكردي با نام آميختگي، سعي شده است تا با جايگذاري يك شبكه عروقي پيش‌ساخته در سازه بافت، تشكيل شبكه خون‌رساني در درون بافت تسهيل شود. در تحقيق پيش رو با توجه به طبيعت سلولي فرآيند رگ‌زايي، بر اساس يك مدل رياضي مبتني بر سلول، ديناميك فرآيند رگ‌زايي در سه مقياس فراسلولي، سلولي و درون‌سلولي شبيه‌سازي‌شده است تا عملكرد رويكرد آميختگي مورد آزمون قرار بگيرد. نتايج به‌دست‌آمده برتري استفاده از رويكرد آميختگي نسبت به رويكرد رگ‌زايي براي تشكيل شبكه عروقي در مهندسي بافت را نشان مي‌دهد. اين مدل افزايش احتمال بازپيوند جوانه مويرگ‌ها از طريق رويكرد آميختگي را به اثبات مي‌رساند كه درنتيجه آن مقدمات جاري شدن خون در شبكه عروقي سريع‌تر طي مي‌شود. علاوه بر اين، مدل سلولي به‌گونه‌اي توسعه‌يافته است كه اثرات ماتريس فراسلولي بر الگوي رگ‌زايي از طريق پديده دوشاخه شدن نشان داده شود.

Tissue engineering is a rapidly growing field of research for several decades, which is driven by the human urgent need for tissue substitutes and transplantable organs. Considering the advancements, the clinical applications in the field of tissue engineering have been limited until now. The major reason toward this limitation is the lack of sufficient blood supply for the tissue in the earliest phase after implantation. Timeconsuming process of angiogenesis leads to inadequate vascularization and finally, death of cells and destruction of tissue. During recent years, by implementing a strategy called Inosculation, it has been tried to facilitate tissue vascularization by a preformed vasculature network within tissue structure. In the current research considering cellular nature of angiogenesis process, relying on a cellbased mathematical model, the effect of inosculation strategy is investigated through the dynamics of angiogenesis process with respect to extracellular, cellular and intracellular spatiotemporal scales. The results show the advantages of inosculation strategy over angiogenesis strategy in vascularization of tissue constructs. The model demonstrates the capability of inosculation strategy to improve the anastomosis probability, which is providing the crucial requisite for the blood to flow through capillary network. Furthermore, the cellular model was developed in a way that illustrates the effects of extracellular matrix on morphogenesis through branching phenomenon.