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ऊतक इंजीनियरिंग मचान

1990
  • Robert Langer
  • Joseph Vacanti
चिकित्सा विज्ञान में ऊतक पुनर्जनन के लिए बायोमटेरियल स्केफोल्ड।

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

A tissue engineering scaffold is a porous, three-dimensional biomaterial structure that serves as a temporary template for tissue regeneration. It is designed to support cell attachment, migration, proliferation, and differentiation, guiding the formation of new functional tissue. Key properties include biocompatibility, biodegradability, appropriate mechanical strength, high porosity, and an interconnected pore network to allow nutrient and waste transport.

ऊतक इंजीनियरिंग स्केफोल्ड का डिज़ाइन एक जटिल अनुकूलन समस्या है। सामग्री का चुनाव अत्यंत महत्वपूर्ण है; कोलेजन और एल्जिनेट जैसे प्राकृतिक पॉलिमर उत्कृष्ट जैव अनुकूलता प्रदान करते हैं, लेकिन उनके यांत्रिक गुण कमज़ोर हो सकते हैं, जबकि पॉली(लैक्टिक-को-ग्लाइकॉलिक एसिड) (PLGA) और पॉलीकैप्रोलैक्टोन (PCL) जैसे सिंथेटिक पॉलिमर अनुकूलनीय अपघटन दर और यांत्रिक शक्ति प्रदान करते हैं। स्केफोल्ड की संरचना भी उतनी ही महत्वपूर्ण है। कोशिकाओं के प्रवेश और ऑक्सीजन, पोषक तत्वों और चयापचय अपशिष्ट के प्रसार के लिए उच्च सरंध्रता और परस्पर जुड़ी छिद्र संरचना आवश्यक है। आसंजन और ऊतक निर्माण को सुगम बनाने के लिए विशिष्ट कोशिका प्रकार के लिए छिद्र के आकार को अनुकूलित किया जाना चाहिए। इन संरचनात्मक विशेषताओं को नियंत्रित करने के लिए उन्नत निर्माण तकनीकों का उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रोस्पिनिंग में उच्च वोल्टेज का उपयोग करके पॉलिमर घोल को नैनोफाइबर में बदला जाता है जो प्राकृतिक बाह्यकोशिकीय मैट्रिक्स (ECM) की नकल करते हैं। एडिटिव विनिर्माण (3D printing) allows for the creation of patient-specific scaffolds with precise geometries derived from medical images like CT scans. Furthermore, scaffolds can be functionalized by incorporating growth factors, signaling molecules, or nanoparticles to actively direct cell behavior. The ideal scaffold degrades via hydrolysis or enzymatic action at a rate that matches the rate of new tissue formation, gradually transferring mechanical load to the nascent tissue until the scaffold is completely replaced by healthy, functional host tissue. Bioreactors are often used to mature these constructs in vitro by providing controlled flow and mechanical stimuli before implantation.

UNESCO Nomenclature: 3201
चिकित्सा विज्ञान

Type

भौतिक उपकरण

व्यवधान

क्रांतिकारी

उपयोग

उभरती प्रौद्योगिकी

शगुन

  • टांके लगाने के लिए पीजीए और पीएलए जैसे जैव-अपघटनीय पॉलिमर का विकास।
  • सेल कल्चर तकनीकों में प्रगति
  • कोशिका-बाह्यकोशिकीय मैट्रिक्स (ईसीएम) अंतःक्रियाओं की समझ
  • वृद्धि कारकों की खोज और ऊतक विकास में उनकी भूमिका

आवेदन

  • हड्डी और उपास्थि का पुनर्जनन
  • जले हुए पीड़ितों के लिए त्वचा प्रत्यारोपण का इंजीनियरिंग
  • रक्त वाहिकाओं और हृदय वाल्वों का निर्माण
  • गाइडेंस कंड्यूइट्स का उपयोग करके तंत्रिका क्षति की मरम्मत
  • यकृत और मूत्राशय जैसे जैव-कृत्रिम अंगों का विकास

पेटेंट:

NA

संभावित नवाचार विचार

  • 4d printed scaffolds that change shape over time in response to physiological stimuli
  • प्राकृतिक ऊतक की जटिलता की नकल करने के लिए जैव रासायनिक संकेतों के अंतर्निर्मित ग्रेडिएंट वाले मचान
  • संवहनीकृत मचान, एंडोथेलियल कोशिकाओं से पहले से ही भरे हुए, ताकि निर्मित ऊतक को रक्त की आपूर्ति सुनिश्चित हो सके।
  • ‘smart’ scaffolds that release therapeutic agents on demand in response to inflammation
  • दाता ऊतकों से प्राप्त विकोशिकीय बाह्यकोशिकीय मैट्रिक्स (ईसीएम) का उपयोग प्राकृतिक, जटिल मचानों के रूप में किया जाता है।
  • injectable, in-situ gelling हाइड्रोजेल scaffolds for minimally invasive procedures
  • ऊतकों की वृद्धि और स्वास्थ्य की निगरानी के लिए गैर-आक्रामक तरीके से एकीकृत सेंसर वाले मचान
  • ड्रग स्क्रीनिंग के लिए स्केफोल्ड तकनीक का उपयोग करने वाले ऑर्गन-ऑन-ए-चिप प्लेटफॉर्म
  • हाइब्रिड स्कैफोल्ड्स जो मजबूती के लिए सिंथेटिक पॉलिमर और जैव सक्रियता के लिए प्राकृतिक पॉलिमर को मिलाते हैं।
  • scaffolds designed to recruit and direct the body’s own stem cells for repair
संदर्भ के: tissue engineering, scaffold, biomaterial, porous, biodegradable, cell adhesion, regeneration, 3d printing, electrospinning, plga.

ऐतिहासिक संदर्भ

ऊतक इंजीनियरिंग मचान

1969
1976-05-28
1980
1990
1965
1970
1980
1980
1990

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

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