جهاز تسخين الدم

يعد ثبات درجة حرارة الجسم من أحد أهم العوامل التي تأخذ بعين الاعتبار عند التعامل مع المريض، و الأخطاء الناتجة عن التغيير في درجة حرارة الجسم قد تشكل تهديد لحياة المريض. و في حين أن درجة الحرارة الطبيعية للإنسان هي 37 درجة مئوية و وحدات الدم تخزن في درجات أقل من هذه بكثير.

شروط حفظ الدم في بنك الدم هي كالتالي:

• درجة الحرارة:  بعد سحب الدم من المتبرع ينقل الى الثلاجة فوراً وتكون حرارتها بين 2 الى 6 مئوية فإذا زادت الحرارة عن 6 مئوية حدث تكسر لكريات الدم وتنشط البكتريا واذا قلت عن 2 مئوية يحصل تجميد للدم وبالتالي يزيد حجم الدم وزيادة درجة الحرارة تؤثر من الناحية الكيميائية حيث تنشط الانزيمات الهاضمة والمحللة وبالتالي تتكسر مكونات الخلية

• النظافة والتعقيم عند عملية سحب الدم بجميع مراحلها
• التأكد من فحوصات الدم قبل وضعه في الثلاجة

اذا اردنا فصل كمية من الدم نراعي أن تكون في جو نظيف ومعقم وخالي من الاتربة والملوثات ويحفظ الدم ومكوناته على النحو التالي :

• الدم الكامل:ويحفظ في ثلاجات حرارتها من 2 الى 6 مئوية
• البلازما الطازجة وتحفظ في ثلاجات حرارتها من 2 الى 6 مئوية لمده 12 ساعة
• البلازما الطازجة المجمدة:وتحفظ في فريزرات حرارتها من –40 الى –80 مئوية
• الصفائح الدموية:وتحفظ في درجة حرارة الغرفة من 72 الى 96 ساعة
• cryoprecipitate :وتحفظ في فريزرات حرارتها – 30 لمدة 5 سنوات

وهنا نذكر بعض الخصائص الفيزيائية للدم:

• اللون:

لون الدم أحمر لوجود الهيموجلوبين فيه، ويختلف اللون الأحمر في الشرايين عنه في الأوردة فهو أحمر فاقع في الشرايين بسبب وجود الأكسجين و أحمر قاتم في الأوردة بسبب وجود ثاني أكسيد الكربون.

• درجة الحرارة:

و هي ثابتة في الجسم مع وجود بعض الفروقات الطفيفة و هذه الفروقات ناتجة عن حاجة العضو للحرارة من أجل القيام بوظيفته الرئيسية فمثلاً درجة حرارة الكبد تساوي 40-41 درجة أما الدماغ فدرجة حرارته أقل من 36 درجة مئوية. و المعدل العام يتراوح بين 36.8-37.8 درجة مئوية.

• كثافة الدم:

وهي تعتمد على وجود المواد المنحلة في البلازما مثل الكريات الحمراء و البروتين وقيمتها للرجال 1.057/1.067 غم/سم3  وللنساء 1.051/1.1061 غم/سم3.

• لزوجة الدم:

و هي عبارة عن قوة الاحتكاك بين جدران الأوردة و الشرايين و بين الدم، وهي تعتمد بشكل اساسي على البروتينات الموجودة في البلازما و تتمثل أهميتها في الحفاظ على الضغط الدموي و هي للرجال 4.7 و للنساء 4.3 ويمكن أن تصبح لزوجة الدم أكبر بعشرة أضعاف لزوجة المياه

• الضغط الأسموزي :

وينتج هذا الضغط عن وجود البلورات و الأملاح في البلازما وترجع أهميته إلى المحافظة على تعادل الأملاح و الماء داخل الخلية و خارجها.و يساوي الضغط الأسموزي للبلازما 5000-5300 ملم زئبقي.

• كثافة تركيز الهيدروجين في الدم (PH)

وعادة تميل هذه الكثافة للقاعدية و تساوي على وجه التقريب 7.4 في الشرايين و 7.35 في الأوردة. 

أما داخل الخلية فهي تساوي (7-7.2) بسب وجود ثاني أكسيد الكربون.

المواد الكيميائية المستعملة لحفظ الدم الكامل ومدة الحفظ:

هي مواد مانعة للتجلط تضاف لأكياس الدم و تختلف هذه المواد بمحتواها الكيماوي والتي بدورها تؤثر على فترة حفظ الـــدم.

1 - مــــادة CPD:

وهي تعرف بمكونـــاتها CITRATE PHOSPHATE DEXTROSE والتي تحفظ الدم لمدة 21 يومــاَ بعد مزج الدم مع هذه المادة بوحدات الدم المعقمة والتي تحتفظ بطرق محكمة لتفادي التلوث البكتيري أو الفيروسي بالــدم، وتحت درجات برودة من 2-6 درجه مئوية.

2 - مــادة CPDA:
وهي المواد الســابقة بإضافة مادة ADENINE والتي بدورهــا تحفظ الدم لمــدة 29 يومــاَ بنفس الطرق السابقة.

3 - مــادة CPDA-I:

هذه المادة تحفظ الدم لمدة 35 يومــاَ وتختلف عن سابقها من المواد بزيــادة استعمال مادة DEXTROSE وهذه أحدث مادة كيميائية لحفظ الدم الكامل.
هذه المواد الثلاثة تستعمل بكمية مقدارها 63 سـم³ بوحدة الدم الكاملة ليتم إضافة حوالي 400-450سم³ من الدم الكامل خلال سحب الــدم من المتبرع. حيث أن الدم يحفظ بدرجات حرارة من 2-6 درجة مئوية بثلاجات خاصة لحفظ الدم.

4 - مــادة SAG-M أو مــادة ADSOL:

هذه المواد تختلف عن بعضها باختلاف كميات DEXTROSE والسيتريت CITRATE بكل مادة.
أمــا بالنسبة لحفظ الدم فهي تستخدم لحفظ خلايا الدم الحمراء المركزة لمــدة 42 يومــاَ بدرجات برودة من 2-6 درجة مئوية.
وتكون هذه الطريقة باستعمال 100 سم³ من SAG-M أو ADSOL تكون موجودة بوحدة منفصلة عن وحدة الدم الكامل ومتصلة بأنبوب محكم ومعقم.

حيث أن الدم يسحب من المتبرع ويمزج بمادة CPD كالعادة وبعدها وبواسطة نظام الفصل عن طريق القوة الطاردة المركزية المبردة CENTRIFUGATION تفصل بلازمــا الدم إلى وحدة فارغة مجاورة لوحدة الدم ثم تبقى خلايا الدم الحمراء المركزة لوحدهــا والتي تضاف إليها مباشرة 100سم³ من المــواد السالفة الذكرADSOL / SAG-M لتحفظ خلايا الدم الحمراء لمركزة لمدة 42 يومــاَ.

5 - مــادة الجيليسرول GLYCEROL :

تحفظ كريات الدم الحمراء المركزة لمدة 15 عاما أو أكثر وتحت برودة من 65 إلى 200 درجة مئوية تحت الصفر باستعمال مادة الجيليسرول والتي بدورها تحافظ على بقائها بنفس الحجم و الشكــل.

وهذه الطريقة الحديثة تستعمل لتجميد خلايا الدم الحمراء المركزة من الفصائل النادرة أو السالبة وليتم تذويب الدم المجمد بعد ذلك عند الاستعمال والحاجة وغسل خلايا الحمراء، بمادة SALINE-GLUCOSE SOLUTION لإزالة مــادة الجيليسرول من الدم ثم بعدها تستعمل هذه الخلايا الدموية الحمراء للمرضى.

لذا و لتجنب انخفاض درجة حرارة جسم المريض لدرجة قد تهدد حياته على الأطباء رفع درجة حرارة الدم المبرد إلى درجة تساوي درجة حرارة الجسم الطبيعي.و إلا ستدخل الخلايا و الانسجة  في حالة صدمة مع مراعاة أن التسخين الزائد يؤدي إلى تغيير خصائص و مواصفات الدم المنقول.

ما هي تأثيرات انخفاض حرارة الدم على أجهزة الجسم:

إصابة الجهاز العصبي المركزي، النسيان، اضطراب في تحكيم العقل و في الكلام، و تؤدي لاحقاً إلى تدني حالة الوعي و إلى الهلوسة و تؤدي إلى تغيرات في نظم القلب، انخفاض معدل وتيرة التنفس، انخفاض تزويد الكليتين بالدم والفشل الكلوي

أنواع أجهزة تسخين الدم:

1- جهاز التسخين البسيط المحمول:

يتصف هذا الجهاز ببسهولة الاستخدام، حيث يوضع في أقل من 30 ثانية و يسخن في 4 دقائق ولايحتاج لتدريب خاص.

1. يمكن أن يكون على مقربة من المريض 
2. فقدان حرارة يتم بأدنى حد ممكن
3. ينصح به في معدلات تدفق منخفضة
4. مطابق لشروط السلامة الكهربائية
5. متانة عالية
6. سهولة الصيانة

سخان الدم الحار:

1. درجة حرارة التشغيل هي 38 
2. المرونة العالية لإصلاح مجموعة التمديد 
3. يحتوي ثلاث أجهزة استشعار لدرجة الحرارة تعمل بشكل مستقل لضمان أقصى قدر من سلامة المريض 
4. معالج دقيق يقوم باختبارات ذاتية دائماً عند الإقلاع
5. صائد الفقاعات
6. خفيف الوزن
7. نوع حماية من الدرجة الأولى
8. إنذار عند درجة حرارة 42 
9. الاحماء ب 40 ثانية تقريباً

سخان الدم ذو وحدة التحكم الأتوماتيكي:

1. الأبعاد : 130*210*140
2. الوزن :7.3 كغ
3. الاختبار الذاتي 
4. متعدد اللغات
5. متوافق مع جميع أجهزة التسخين لسلسلة باركي

تتصف مضخة الدم المثالية بما يلي :

• القدرة على تحريك كمية من الدم 5 لتر بالدقيقة
• قادرة على الضخ بسرعات منخفضة لتدفق الدم
• كل الأجزاء التي تكون على تماس مع الدم يجب أن تكون ذات سطح أملس
• يجب أن تكون المضخة قابلة للفك و التعقيم بسهولة و أنابيب الدم تستخدم لمرة واحدة 
• قابلية التحكم بالمضخة بشكل أوتوماتيكي مع وجود خيار التشغيل اليدوي
• تنطبق عليها شروط الموائمة الحيوية

يضخ القلب الطبيعي للإنسان الدم بسرعة 30 لتر في الدقيقة تحت اللشروط القياسية لكن في غرفة العمليات هذا ليس ضروري نتيجة لعدة أسباب: 

1- المريض نائم

2- يعطى المرخيات العضلية

3-خفض معدل الأيض لحد كبير

4- تبريد المريض ببعض الحالات

المخطط الصندوقي للجهاز 

المخطط الصندوقي العام

المخطط الصندوقي المفصل 

دارة التغذية :

وظيفة الدارة الحصول على جهد مستمر بعد أن يتم خفض الجهد من 220 فولت إلى 24 و 12 و 5 فولت.

مراحل عمل الدارة:

1- خفض الجهد

2-مرحلة التقويم

3- مرحلة الفلترة

4-مرحلة تثبيت الجهد

المحول الكهربائي:

جهاز وظيفته تحويل تيار متردد ذو فولتية معينة إلى تيار متردد بفولتية أخرى سواء كانت أعلى أو أقل مع ثبات القدرة

منظم الجهد LM 79xx-LM78xx

 المضخات الدحروجية (النابذة)

أنبوب نقل الدم: هو أنبوب يستخدم لمرة واحة و هو مناسب لجميع عمليات نقل السوائل غير الدمو هو ذو قطر محدد 4.5مم أو 6.5 مم وذلك حسب حاجة المريض لكمية الدم المنقولة له، و يختلف الطول حسب نوع الجهاز و تموضعه.

حساس الحرارة (LM35):

يركب هذا الحساس على المبادل الحراري و يكون متصل بالمعالج الدقيق (المتحكم الصغري)

ميزات هذا الحساس:

1. دقة الحساس 0.5 و هي نسبة جيدة 
2. جهد التغذية يتراوح بين 4 فولت و 30 فولت
3. درجات الحرارة التي يعمل بها تتراوح من 55 تحت الصفر إلى 150 درجو مئوية فوق الصفر

شاشة العرض LCD

مبرد بلتيير

متحكم من نوع PIC16F877

 خوارزمية العمل:

الأخطاء التي من الممكن أن تحدث في الجهاز:

• عطل بالمبرد
• تعطل حساس الحرارة الموضوع على المبدل
• احتمالية تعطل المرسل أو المستقبل المسؤولان عن دارة إنذار انتهاء كيس الدم
• تعطل المضخة
• تعطل السخان 
• انفصال عنصر من عناصر الدارة عن اللوحة بسبب فك اللحام عنها
• تعطل شاشة العرض 

اقرأ المزيد

 الدوائر المطبوعة في الأجهزة الطبية

الدوائر المطبوعة أصبحت واحدة من أهم الصناعات بسبب استخداماتها في الأجهزة الكهربائية و الأجهزة الطبية أيضاً.  أدى التطور الهائل في تقنيات الدوائر المطبوعة بشكل خاص والتكنولوجيا بشكل عام إلى وضع لوائح تنظيمية و معايير للسلامة في هذه الدوائر. لذا يتجنب على الصانع التحقق من تطبيقه لهذه المعايير في الدارة المطبوعة للجهاز. هذه المعايير تحدد كيف يتم تصنيع الدارة، توثيقها، فحصها، تدقيقها. في هذه المقالة سنتحدث عن هذه المعايير و القوانين.

 

تختلف الأجهزة الطبية في استخدامها من التشخيص، إجراءات جراحية، مراقبة المريض 24 ساعة، مراقبة المريض عن بعد، الأبحاث السريرية، و الكثير غير ذلك. لذلك تختلف المعايير و الشروط باختلاف الجهاز. لنلق نظرة على بعضهم:

 

IPC: كانت تدعى سابقاً "معهد الدوائر المطبوعة" اختصاراً IPC وتدعى حالياً جمعية الالكترونيات وهي منظمة الصناعات العالمية وهي المسؤولة عن نشر سلسلة من المعايير عن الدوائر المطبوعة وإليكم بعض المعايير المتبعة:

·        IPC-A-600: تغطي هذه المواصفة القياسية قبول لوحات الدوائر.

·        IPC-A-6012: تغطي المؤهلات و مواصفات الأداء للدائرة المطبوعة PCB

·        IPC-A-610: تغطي أيضاً قبول اللوحات الالكترونية المجمعة، يوجد معايير خاصة بالقطع الإلكترونية و اللحام و المرفقات و الكابلات

ISO 9000: تشير إلى المنظمة الدولية للمقاييس و هي تنشر عدة معايير تتضمن  9000 السلسلة و التي تغطي  متطلبات الموثوقية والجودة لتصميم وتصنيع واختبار لوحات الدارات الكهربائية، على المصنع أن يكون معتمداً في أحد معايير ISO 9000 للسلامة الأساسية والأداء الأساسي للمعدات الطبية.

FDA: و هي تشير إلى هيئة الغذاء و الدواء الأمريكية والتي تقدم 21CFR820 وهي تنظيم نظام الجودة، يتطلب المعيار أن تقوم الشركة المصنعة للجهاز الطبي بإجراء عمليات التصنيع ومراقبة الجودة الخاصة بها عندما لا يتم التحقق منها عن طريق الاختبار أو عمليات التفتيش اللاحقة. ومن ثم تؤكد الهيئات التنظيمية أن المنتج يلبي متطلبات معينة. يعمل هذا على تبسيط عملية الترخيص بالكامل ويساعد في تقليل الوقت اللازم لتسويق المنتج.

هذه المؤشرات هي المعايير الشائعة التي يعمل بها المصنّعون الأصليون ويلتزمون بها.

 

ISO 13485: نظام إدارة الجودة عند بناء دائرة مطبوعة لجهاز طبي

ISO 13485 هو معيار مهم لمصنعي الدوائر المطبوعة حيث أنها تحدد نظام إدارة الجودة لصناعة الجهاز في المجال الطبي. يتوافق هذا المعيار مع سلسلة ISO 9000 لتحديد متطلبات الجودة والموثوقية المتعمقة للمنتجات الطبية.

 

تحدد ISO 13485 المعايير المحددة لمصنّع اللوحة لوضع عملية توثيق لتتبع جميع المواد والمكونات المستخدمة في تصنيع لوحات الدارات الكهربائية. يعد هذا ضروريًا للمعدات الطبية حيث يفهم المصنعون عملية سحب المواد والمكونات. ألق نظرة على الميزات المهمة في ISO 13485:

 

·        إدارة المخاطر والتحكم في التصميم

·        تحليل العملية

·        الترويج والتوعية باللوائح الأخرى

·        عمليات مراقبة الجودة الموثقة

ليست كل المعايير تتطلب من المصنع أن يكون مرخصاً لإنتاج الأجهزة. ولكن، توضح هذه المعايير واللوائح للعملاء أن الشركة المصنعة قد استثمرت في الأنظمة الضرورية وتركز بشكل كامل على إرشادات تجميع الدوائر المطبوعة لتلبية جميع المتطلبات.

 

 

PCBA وهي تشير إلى اللوحة الإلكترونية المطبوعة و التي تم تجميع المكونات الإلكترونية عليها. وهي العملية التي تلي تصميم اللوحة الإلكترونية ومن ثم طباعتها في المصانع المختصة و من ثم فحصها لحم جميع المكونات عليها و من ثم فحص المنتج النهائي.

تختلف عملية اللحام حسب نوع القطعة الإلكترونية، فبعضها يتم لحامه باللوحة عن طريق الثقوب THT أو لحامها على السطح مباشرة SMT

ميزات اللحم بطريقة الثقوب THT:

1.     الرابط القوي بالتوصيل مع اللوحة

2.     مناسبة للجهود و التيارات العالية

3.     مناسبة للقطع ذات الحجم الكبير

4.     تتحمل سرعات ودرجات حرارة عالية

عيوب اللحم بطريقة الثقوب THT:

1.     تحتاج لثقوب والتي تكلف مادياً وزمنياً

2.     غير مرجحة للترددات العالية

 

ميزات اللحم على السطح SMT:

1.     يمكن أن تركب القطع على طرفي اللوحة نظراً لعدم وجود ثقوب

2.     مكوناتها أصغر حجماً

3.     أرخص في التجميع

4.     جيدة للاستخدام في السرعات العالية

عيوب اللحم على السطح SMT:

1.     اتصال ضعيف مع اللوحة

2.     قدرة ضعيفة على تحمل السعات العالية

3.     تحمل أقل للحرارة

 

ما هي أنواع الأجهزة التي تحتوي على دوائر مطبوعة المجمعة:

هناك العديد من الأجهزة التي تحتوي على دوائر مطبوعة المجمعة وهي كالتالي:

الأجهزة الطبية المزروعة:

تعد الدوائر المطبوعة تقنيو معقدة للأجهزة القابلة للزرع. و لا يوجد معيار ثابت يلتزم به المصنعون، بسبب الطبيعة الحساسة للأجهزة من هذا النوع و ما يفترض أن يحققه للمريض

1.     زراعة القوقعة، لمعالجة ضعاف السمع أو منعدمي السمع لتساعدهم للسماع بوضوح أو السماع لأول مرة في حياتهم.

2.     تساعد أجهزة تنظيم ضربات القلب المزروعة على حماية الأشخاص المعرضين لخطر الإصابة بمشاكل القلب من الصدمات المفاجئة.

3.     المحفز العصبي المستجيب (RNS) عبارة عن جهاز مزروع (في الدماغ) يستخدمه الأشخاص المصابين بالصرع. غالبًا ما يلجأ مرضى الصرع الذين لا يستجيبون جيدًا للأدوية للسيطرة على النوبات إلى RNS كملاذ أخير. يراقب هذا الجهاز نشاط الدماغ على مدار الساعة. و يصدر صدمة كهربائية عندما يشعر بنشاط غير طبيعي في الدماغ.

أجهزة التصوير/ التشخيص الطبي:

تلعب أجهزة التصوير والتشخيص الطبية دورًا حيويًا في تقديم الرعاية الصحية الحديثة. تُستخدم الدوائر المطبوعة في مجموعة متنوعة من أجهزة التصوير الطبي والتشخيص - وبعضها يشمل:

 

1.     التصوير بالرنين المغناطيسي (التصوير بالرنين المغناطيسي)

2.     الأشعة المقطعية (التصوير المقطعي المحوري المحوسب)

3.     معدات الموجات فوق الصوتية

أجهزة المراقبة:

1.     أجهزة مراقبة درجة حرارة الجسم

2.     أجهزة مراقبة جلوكوز الدم

3.     أجهزة قياس ضغط الدم

إلى جانب الأجهزة القابلة للزرع وأجهزة التصوير الطبي وأجهزة المراقبة، هناك العديد من الأجهزة الإضافية التي تستخدم هذه الدوائر. فيما يلي بعض الأمثلة الأخرى:

 

1.     أجهزة مراقبة القلب

2.     أجهزة تنظيم ضربات القلب

3.     وحدة تحفيز العصب

4.     ضوابط سوائل التسريب

5.     أنظمة نشاط EMG

6.     التصوير المقطعي بالأشعة السينية

7.     معدات تحفيز العضلات الكهربائية

 

 المصادر:

https://www.acceleratedassemblies.com/blog/what-regulations-and-standards-apply-to-medical-pcb-assembly

https://emsginc.com/resources/pcb-assembly-in-modern-medicine/

اقرأ المزيد

 هندسة الأنسجة

هو مجال علمي يركز على تطوير بدائل بيولوجية قادرة على أن تحل محل الأنسجة المريضة أو المدمرة في الإنسان. أول مرة ظهر فيها مصطلح هندسة الأنسجة هو في فترة الثمانينيات. بحلول أوائل التسعينيات ، أدى مفهوم تطبيق الهندسة على إصلاح الأنسجة البيولوجية إلى النمو السريع لهندسة الأنسجة كمجال متعدد التخصصات مع إمكانية إحداث ثورة في مجال الطب.

تقوم هندسة الأنسجة على دمج المكونات البيولوجية كالخلية و عوامل النمو مع المبادئ الهندسية و المواد الصناعية، يمكن إنتاج الأنسجة البديلة عن طريق زرع الخلايا البشرية أولاً على سقالات ، والتي قد تكون مصنوعة من الكولاجين أو من بوليمر قابل للتحلل ثم يتم تحضين السقالات في وسط يحتوي على عوامل النمو التي تحفز الخلايا على النمو والانقسام. عندما تنتشر الخلايا عبر السقالة ، يتشكل النسيج البديل. يمكن زرع هذا النسيج في جسم الإنسان ، مع امتصاص السقالة المزروعة أو إذابتها في النهاية.

تتضمن أمثلة الأنسجة المرشحة لهندسة الأنسجة الجلد والغضاريف والقلب والعظام. لعب إنتاج بدائل الجلد دورًا مهمًا في تحسين نجاح جراحات ترقيع الجلد ، خاصة للجروح المعقدة مثل الحروق.  تم أيضًا هندسة الأنسجة البديلة في الجهاز الكلوي ، بما في ذلك المثانة البولية والإحليل ، وزرعها بنجاح ، وبالتالي توسيع الفرص العلاجية لاضطرابات الكلى المعقدة. يجري فحص السقالات والأنسجة الاصطناعية الحيوية لاستخدامها في تطوير الأطراف الاصطناعية الحيوية ؛ تم الإبلاغ عن أول طرف من هذا القبيل يتم تطويره بنجاح - ساق فأر مع عضلات وأوردة عاملة - في عام 2015. 

سوق هندسة الأنسجة

تم تقدير قيمة السوق العالمية لهندسة الأنسجة في عام 2016 بقيمة 5 مليار دولار ويتوقع وصولها إلى ما يقارب 11.5مليار دولا بحلول العام 2022 وفقاً لإحصائية جديدة من شركة Grand View Research, Inc

بلغت قيمة السوق حسب التصنيف السريري كالتالي: 

• 152$ مليون للبولية
• 900$ مليون دولار للجلدية
• 578$ مليون دولار للأسنان
• 8$ مليون دولار لنقل الأعضاء 
• 831$ مليون دولار للسرطان
• 651$ مليون دولار للقلبية و الوعائية
• 306$ مليون دولار للعصبية
• 6220$ مليون دولار للعمود الفقري و العظام

المواد الحيوية

تشكل المواد الحيوية جزءًا لا يتجزأ من هندسة الأنسجة. تم العثور على العديد من المواد لاستخدامها في هندسة الأنسجة. تستخدم المواد الحيوية إما لأغراض علاجية أو تشخيصية. المواد الحيوية والمواد البيولوجية مفهومان مختلفان. يقال إن المادة الحيوية هي مادة مثالية تفي بالمتطلبات التالية:

1. القابلية للحقن
   
2. تصنيع اصطناعي
   
3. التوافق الحيوي
   
4. غير المناعية
   
5. الشفافية
   
6. ألياف نانوية
7. تركيز منخفض
8. معدلات الارتشاف

السقالات - السقالات هي مواد مصممة لتكوين أنسجة وظيفية جديدة وتستخدم للأغراض الطبية. تعيد السقالات إنشاء البيئة داخل الجسم التي توفرها المصفوفة خارج الخلية. اعتمادًا على أصلها ، يتم تصنيف السقالات إلى نوعين. تشارك السقالات الطبيعية في عملية التشكل واكتساب الوظائف لأنواع مختلفة من الخلايا في البيئة داخل الجسم الحي. يعتمد تكوين هذه السقالات على أصل حيواني وإجراءات العزل والتنقية والفحوصات. تصنع السقالات الاصطناعية لتقليد خصائص ECM (المصفوفة الخلوية الإضافية) في ظل ظروف خاضعة للرقابة.

تشمل استخدامات السقالات:

• ارتباط الخلية والهجرة
• احتباس الخلايا والعوامل البيوكيميائية
• بدل لنشر منتجات الخلايا الحيوية والمنتجات المعبر عنها
• تعديل سلوك الطور الخلوي بممارسة التأثيرات البيولوجية والميكانيكية.

تحتاج السقالات إلى تلبية متطلبات محددة لهندسة الأنسجة. هم انهم:

• حجم مسام مناسب مع مسامية عالية لتسهيل نثر الخلايا وانتشارها في الهيكل بأكمله.
• التحلل البيولوجي هو أحد العوامل. يجب أن توفر السقالة السلامة الهيكلية بينما تقوم الخلايا بتصنيع بنية المصفوفة الطبيعية حول نفسها. يجب أن يتحلل بمجرد أن تتشكل الأنسجة الجديدة. يجب أن يتزامن التدهور مع معدل تكوين الأنسجة.

الأنواع الثلاثة من المواد الحيوية المستخدمة في تصنيع السقالات هي:

1. السيراميك - لديه توافق حيوي ممتاز بسبب تشابهه الكيميائي والهيكلي. إنها تشكل صلابة ميكانيكية عالية ومرونة منخفضة للغاية. تتضمن الأمثلة - هيدروكسيباتيت (HA) وثلاثي فوسفات الكالسيوم (TCP) ، لتطبيقات تجديد العظام.
2. البوليمرات الاصطناعية - تظهر خصائص تحلل محكومة ويسهل تصنيعها بهندسة معمارية مصممة خصيصًا. ومن الأمثلة على ذلك - البوليسترين ، وحمض بولي لاكتيك (PLLA) ، وحمض بولي جليكوليك (PGA) ، وحمض بولي-دل-لاكتيك-كو-جليكوليك (PLGA).
3. البوليمرات الطبيعية - وهي نشطة بيولوجيًا وتسمح للخلايا المضيفة بإنتاج المصفوفة خارج الخلية الخاصة بها واستبدال السقالة المتدهورة.

الخلايا

اختيار مصدر الخلية مهم لهندسة الأنسجة. ولكن هناك صعوبة تكمن في زراعة أنواع معينة من الخلايا بكميات كبيرة. لذلك ، ظهرت الخلايا الجذعية (الخلايا الجذعية الجنينية أو البالغة) كمصادر بديلة للخلايا. خلايا ESC (خلية جذعية جنينية) هي خلايا متعددة القدرات بينما خلايا ASC هي خلايا متعددة القدرات. تعد ASC(الخلايا الجذعية المشتقة من الدهون) أكثر ملاءمة لهندسة الأنسجة نظرًا لأن لديها قدرة محدودة على التمايز عن ESCs.الجزيئات الحيوية - جزيئات الإشارات لا تقل أهمية عن السقالات ومصدر الخلية. هذه الإشارات فريدة لكل عضو ويتم التحكم فيها بإحكام. يلعب وجود عوامل مثل عوامل النمو والكيموكينات والسيتوكينات دورًا مهمًا في الظواهر البيولوجية. يمكن أن يكون استخدام جزيئات الإشارة بطريقتين - بالإضافة إلى وسائط الثقافة في المختبر أو التعلق بالسقالة عن طريق التفاعلات التساهمية وغير التساهمية.

تطبيق هندسة الأنسجة

كيف تعمل هندسة الأنسجة والأدوية التجديدية؟

الأدوية التجديدية تعمل على إصلاح الأنسجة والأعضاء التالفة. إنها تحفز آليات الإصلاح الخاصة بالجسم لشفاء الأنسجة أو الأعضاء التي كان يتعذر إصلاحها من قبل. إذا لم يتمكن الجسم من شفاء نفسه ، يمكن زراعة الأنسجة أو الأعضاء في المختبر ثم زرعها. يشمل الطب التجديدي أيضًا استخدام الخلايا الجذعية أو الخلايا السلفية التي يتم الحصول عليها من خلال التمايز الموجه.
تبدأ العملية بإنشاء السقالات وإدخال الخلايا فيها. يتطور النسيج بمجرد حصوله على البيئة المناسبة. في بعض الحالات ، يحدث التجميع الذاتي والذي يتضمن خلط جميع الخلايا والسقالات وعوامل النمو معًا.
يمكن أن يكون النهج الآخر عن طريق تجريد خلايا العضو المتبرع واستخدام سقالة الكولاجين المتبقية لتنمية أنسجة جديدة. كان هذا النهج نهجًا واعدًا للهندسة الحيوية في أنسجة القلب والكبد والرئة والكلى.

تشمل بعض مجالات البحث الرئيسية:

• زرع كبد بشري في الفئران: يمكن أن يؤدي زرع الكبد البشري المهندَس في الفئران إلى تفاعلات دوائية مشابهة لتلك التي تحدث في النظام البشري. يمكن للباحثين فهم اختبار السمية والاستجابات الخاصة بالأنواع بسهولة.

• تجديد كلية جديدة: تم تطوير سقالات الكلى المزروعة بالخلايا الظهارية والبطانية في أنسجة العضو. أنتجت الأنسجة البول في المختبر وداخل الجسم الحي في الفئران. تعد القدرة على تجديد كلية جديدة قفزة إلى الأمام في التغلب على مشاكل نقص أعضاء المتبرعين.

كيف تساعد هندسة الأنسجة في تجديد الأنسجة التالفة؟

كانت تطبيقات هندسة الأنسجة مفيدة في التغلب على مشاكل أي أنسجة تالفة.

هندسة أنسجة العظام - تتكون العظام من الكولاجين ولها خاصية التجديد والإصلاح استجابة للإصابة. تحدث متطلبات التطعيم العظمي أثناء عيوب العظام الكبيرة التي تحدث بعد الصدمة أو العدوى أو استئصال الورم أو تشوهات الهيكل العظمي.

يعد إنتاج ميزات العظام في المختبر أمرًا صعبًا للغاية. لذلك من الصعب أيضًا الحصول على سقالة مثالية لتجديد أنسجة العظام. تمكن العلماء من تطوير سقالات مسامية ثلاثية الأبعاد بتكوين مماثل للعظام ، ولتحقيق توافق أفضل ، يتم استخدام سقالات من السيراميك الحيوي. تستفيد السقالات المستحثة للعظام من الإشارات الجزيئية الحيوية والخلايا السلفية لتكوين عظام جديدة. في نماذج عيوب العظام ، أظهرت الجسيمات النانوية المصممة لإطلاق العوامل المكونة للعظم زيادة في التمايز العظمي في المختبر وداخل الجسم الحي.

هندسة الأنسجة الغضروفية- الغضروف هو نسيج ضام يوجد في المرفقين والركبتين والكاحلين. مثل هندسة أنسجة العظام ، تكمن التحديات أيضًا في هندسة أنسجة الغضاريف. تم استخدام العديد من السقالات لإصلاح الغضروف ، ولكن الأكثر صلة هو السقالات الاصطناعية مثل البولي يوريثين والبولي (إيثيلين جلايكول) (PEG) والبوليمرات القائمة على الإيلاستين. يتكون الغضروف من الخلايا الغضروفية ، لذا فإن النوع المثالي من الخلايا المانحة لإصلاح الغضروف هو الخلايا الغضروفية الذاتية. ومع ذلك ، يصعب الحصول عليها وتتطلب تقنيات غازية. لذلك ، تم استخدام خلايا السلائف الوسيطة (MSCs) التي تم جمعها من مصادر مختلفة ، مثل الأنسجة الدهنية أو نخاع العظام كمصدر بديل. يمكن تربيتها بسهولة في المختبر ولديها القدرة على التكاثر والتمايز نحو السلالات المكونة للعظم والشحم والغضروف والعضل.

بصرف النظر عن هندسة أنسجة العظام والغضاريف ، تم أيضًا إجراء بعض TE مثل هندسة أنسجة القلب وهندسة أنسجة البنكرياس وهندسة الأنسجة الوعائية.

النماذج البشرية في المختبر لهندسة الأنسجة

يعد إنشاء نماذج بشرية في المختبر لهندسة الأنسجة تطبيقًا آخر لتحليل دور العوامل الكيميائية و / أو الميكانيكية و / أو الفيزيائية المختلفة في نظام بسيط.

السرطان- لإعادة إنشاء عملية تطور الورم ، يلزم وضع نمذجة دقيقة للبيئة الدقيقة للورم. هذا ممكن من خلال الثقافات ثلاثية الأبعاد التي يمكن أن توفر الظروف البيئية الدقيقة التي تتحكم في تكوين الأورام. تعتمد الثقافات ثلاثية الأبعاد على الجمع بين الخلايا والسقالات والجزيئات الحيوية. تم استخدام كل من المواد الحيوية الطبيعية والاصطناعية لنمذجة السرطان.

اكتشاف الأدوية- لفحص الأدوية الفعال ، يتم تقديم ثقافات ثلاثية الأبعاد لتحليل تأثير تأثير الدواء. استعادت خلايا الكبد مورفولوجيتها وتعبيرها عن بروتينات الكبد الرئيسية عند زراعتها في ثقافة ثلاثية الأبعاد.

حتى لو كانت هندسة الأنسجة منقذة للحياة ، فهي مكلفة. تواجه الطعوم الخيفية وعمليات الزرع مخاطر أن يتم رفضها من قبل نظام المريض. مزيد من البحث لا يزال يتعين القيام به. ومع ذلك ، فقد أدى التقدم في مجالات العظام والغضاريف والقلب والبنكرياس والأوعية الدموية إلى الارتقاء بهندسة الأنسجة إلى مستوى جديد. تعمل هندسة الأنسجة على تغيير علم الأحياء والتكنولوجيا من خلال إحداث تأثير عميق على تطوير علاجات جديدة.

المجالات المستقبلية لهندسة الأنسجة

في الوقت الحاضر، تلعب هندسة الأنسجة دورًا صغيرًا نسبيًا في علاج المرضى. الجلد الصناعي والصمامات والغضاريف هي أمثلة على الأنسجة المهندسة التي تمت الموافقة عليها من قبل إدارة الغذاء والدواء. ومع ذلك ، في الوقت الحالي ، لديهم استخدام محدود في البشر.

تم زرع المثانة التكميلية والشرايين الصغيرة وترقيع الجلد والغضاريف وحتى القصبة الهوائية الكاملة في المرضى ، لكن الإجراءات لا تزال تجريبية ومكلفة للغاية. في حين أن الأنسجة العضوية الأكثر تعقيدًا مثل القلب والرئة وأنسجة الكبد تم إعادة إنتاجها بنجاح في المختبر ، إلا أنها لا تزال بعيدة جدًا عن كونها قابلة للتكاثر بشكل كامل وجاهزة للزرع في المريض.

ومع ذلك ، يمكن أن تكون هذه الأنسجة مفيدة للغاية في البحث ، وخاصة في تطوير الأدوية. يمكن أن يؤدي استخدام الأنسجة البشرية للمساعدة في فحص الأدوية المرشحة إلى تسريع عملية التطوير وتوفير الأدوات الرئيسية لتسهيل الطب الشخصي مع توفير المال وتقليل عدد الحيوانات المستخدمة في البحث.

المصادر:

https://www.britannica.com/science/tissue-engineering

https://www.stoodnt.com/blog/tissue-engineering-applications-scopes/

اقرأ المزيد