ساخت بیورآکتور زیست تقلید در مهندسی بافت قلب

مقدمه: هدف اصلی مهندسی بافت قلب، تقلید از بافت طبیعی قلب با درنظر گرفتن نقش مهم داربست و شبیه‌سازی مکانیکی می‌باشد.روش بررسی: برای رسیدن به این منظور، داربست ترکیبی با نانوفیبرهای موازی از پلیمرهای پلی‌کاپرولاکتون و ژلاتین با درصد ترکیبی 70 به 30 و با بیشترین شباهت با ماتریکس خارج سلولی قلب توسط روش الکتروریسی تهیه گردید. با استفاده از تصاویر میکروسکوپ الکترونی و آزمون‌های زاویه تماس و آنالیز استحکام مکانیکی در جهت نانوفیبرها، داربست ترکیبی ایجاد شده مورد بررسی قرار گرفت. به‌ منظور شبیه‌سازی ضربان سلول‌های قلبی، یک بیورآکتور، جهت اعمال بار مکانیکی با فرکانس و درصد کشش مشخص در جهت نانوفیبرهای موازی طراحی گردید تا بتواند ضربان طبیعی قلب را شبیه‌سازی کند.نتایج: آزمون های زاویه تماس و آنالیز استحکام مکانیکی نشان داد که داربست از نظر چسبندگی و استحکام، شرایط مناسبی برای استفاده به ‌عنوان داربست قلبی و قرار گرفتن تحت بارمکانیکی با فرکانس 1 هرتز و کشش ده درصد را دارا می‌باشد. بیورآکتور نیز توانست به درستی در مدت زمان مشخص، فرکانس، کشش و حرارت موردنیاز را فراهم کند. نتیجه‌گیری: از آنجا که مهم ترین تفاوت سلول قلبی با سایر سلول های بدن در داشتن ضربان است، ساخت یک بیورآکتور که بتواند ضربان طبیعی و دمای مورد نیاز سلول‌ها در بدن را در محیط آزمایشگاه شبیه‌سازی کند، می‌تواند گام مهمی در مهندسی بافت قلب باشد.

Manufacturing a Biomimetic Biorecator in Cardiac Tissue Engineering

Introduction: The direct approach of cardiac tissue engineering is to mimic the natural tissue of heart, considering the significant role of scaffolding and mechanical simulation. Methods: To achieve this purpose, a composite Polycaprolactone (PCL)/Gelatin electrospun scaffold with a ratio of 70:30 and with the most similarities to the cardiac extracellular matrix was fabricated with aligned nanofibers. The scaffold was evaluated using scanning electron microscopy (SEM), mechanical strength analysis, and contact angle test. To simulate the cardiac contraction, a developed Mechanical Loading Device (Bioreactor) was designed to apply a mechanical load with a specific frequency and tensile rate values in the direction of aligned nanofibers due to simulating natural cardiac tissue.Results: Based on our results from the contact angle and mechanical strength tests, we concluded that our designed scaffold has appropriate adhesion and strength to use as cardiac scaffold and is suitable for imposing the frequency of 1Hz and 10% strain. The Bioreactor also worked properly in producing the required frequency, tensile rate and temperature. Conclusion: Since an essential difference between cardiomyocytes and other cells is their contraction, manufacturing a biomimetic bioreactor to simulate the normal cardiac contraction of cardiomyocytes and their required temperature to be survived invitro could be a promising approach in cardiac tissue engineering.