کتاب کاربردهای زیستی نانو مواد

علم مواد زیستی ممکن است چند رشته ای ترین حوزه در کل رشته های علمی باشد. یک ماده زیستی ماده ای غیر قابل رشد سریع مورد استفاده در یک وسیله پزشکی به منظور برهم کنش با سیستمهای زیست شناختی است. اگرچه مواد زیستی اغلب برای مواجهه با یک نیاز پزشکی درمانی یا تشخیصی به کار میروند اما اگر واژه پزشکی حذف شود این تعریف گسترده تر شده و میتواند محدوده وسیعی از کاربردهای پیشنهاد شده در فوق را در برگیرد اگر واژه غیر قابل رشد حذف شود.

آنگاه تعریف حتی عمومی تر میشود و میتواند بسیاری از کاربردهای اندام مصنوعی هیبرید و مهندسی بافت را که در آنها از سلولهای زنده استفاده میشوند را شامل شود. در قرنی که در آن هستیم یعنی قرن بیست و یکم مواد زیستی به طور گسترده ای در پزشکی دندانپزشکی و فن آوری زیستی استفاده میشوند شصت سال پیش مواد زیستی آن گونه که امروزه راجع به آنها فکر میکنیم وجود نداشتند واژه ماده زیستی استفاده نمیشد. هیچ سازنده وسیله پزشکی به جز برای اندامهای مصنوعی خارجی مانند دست و پا وسایل تثبیت کننده عضو شکسته شده چشم های شیشه ای پرکننده ها و وسایل دندان هیچ فرایند اعطای مجوز قانونی هیچ درکی از زیست سازگاری و به خصوص هیچ رشته دانشگاهی در مورد مواد زیستی وجود نداشت تا آن زمان مواد زیستی خام معمولاً با نتایج ضعیف یا ترکیبی در کل تاریخ مورد استفاده قرار گرفته بودند.

کتاب حاضر، طراحی ،ساخت ،آزمایش کاربردها و عملکرد مواد سنتزی و طبیعی را آدرس دهی میکند که در ایمپلنتها وسایل و تجهیزات بسیار متنوعی که سیستمهای زیست شناختی را به یکدیگر پیوند میدهند استفاده میشوند از این مواد با عنوان مواد زیستی یاد میشود. یک اصل مهم در گردهم آوری مطالب پیش رو این است که پیشرفت بنیادین در حوزه مواد زیستی مستلزم یکپارچه سازی مفاهیم و ابزارهای حاصل از طیف کامل علوم فیزیکی مهندسی درمان بالینی زیست شناسی و علوم زیستی است با این وجود اعتقاد بر این است که یک پزشک بایستی قادر به فراگرفتن دانش مبنایی علم مهندسی و جنبه های تجاری سازی مواد زیستی باشد. یک شیمیدان میتواند از این کتاب برای درک زیست شناسی ماورای مواد زیستی فیزیولوژی مربوط به وسایل بالینی و کاربردهای آن در پزشکی استفاده کند یک مهندس شاغل در یک شرکت وسایل پزشکی میتواند علم پایه ای متضمن توسعه فنی و جزئیات مربوط به کاربردهای درمانی را فرا گیرد. به طور مشابه برای رشته های دیگری که دارای وجوه مشترکی با مواد زیستی هستند این کتاب میتواند خواننده را از راه موضوعات گوناگون اما مرتبط که معمولاً در یک کتاب یافت نمیشوند هدایت نماید.

فصل بیست و سوم نانومواد مورد استفاده در مهندسی بافت ماهیچه اسکلتی 
نانومواد زیستی مورد استفاده برای مهندسی بافت عروقی رگهای خونی متشکل از سه لایه مجزا هستند یک لایه سلولی اندوتلیال ضد لخته، یک لایه ثانویه متشکل از سلولهای ماهیچه ای صاف که در یک ECM سه بعدی جای گرفته اند و یک لایه خارجی از جنس بافت پیوندی این بافتهای عروقی از پروتئینهایی با ساختار نانومتری تشکیل میشوند. سلولهای این بافت ها نشان داده اند که به طور طبیعی با مولکولهای نانوساختار درون بدن بر هم کنش دارند. درمان یافت های آسیب دیده نیاز به روشی شامل جایگزینی با ساختارها و مولکولهای با اندازه نانومتر دارد.

مهندسی بافت عروقی به طور گسترده ای برای ترمیم رگهای خونی کوچک و متوسط به کار رفته است. درمان فعلی برای رگهای آسیب دیده شامل جایگزینی رگ با یک پیوند عروقی سنتزی است. به هر حال به دلیل مشکلات لخته شدن خون پیوندهای سنتزی نمیتوانند برای جایگزینی رگهای خونی با قطر کوچک ( ۶mm) استفاده شوند در نتیجه مطالعات بر روی یک راه حل مهندسی بافت برای غلبه بر این مشکلات تمرکز یافته است. تلاشهای قبلی برای ساخت یک سازه بافت مهندسی شده دارای عملکرد برای رگهای خونی کوچک انجام شده اند اما سرعت از بین رفتن به دلایل متعددی بالا بوده است. به تازگی نانومواد زیستی در حال ساخت در سازه های لوله ای شکل برای ارتقای عمل سلولی عروقی و تلاش برای چیره شدن بر مشکلات مربوطه در دست بررسی هستند.

نانومواد زیستی مورد استفاده برای ساخت این سازه ها برای کاربردهای مهندسی بافت عروقی باید قادر به تحمل فشار انفجاری باشند فشار انفجاری میزان فشار مورد نیاز برای انفجار یک سازه عروقی است در حالی که جریانی از سیال از آن عبور میکند یک سازه عروقی دارای ویژگیهای قوی ماده برای مقاومت در برابر فشار جریان سیال با حداکثر مقدار نسبت به ویژگیهای فشار خون mm است.