تکنولوژی تولید سلول مصنوعی
تکنولوژی تولید سلول مصنوعی به عنوان جانشین سلولهای طبیعی توجه زیادی را به خود جلب کرده‌اند. انواع مختلفی از سلولهای مصنوعی با تعاریف مختلف وجود دارد. آنها می‌توانند مقلد سلولهای بیولوژیکی یکپارچه با ساختارهای سلول مانند باشند. برخی از ویژگی‌های اصلی سلولهای زنده را به نمایش بگذارند.
روش دیگر، آنها می‌توانند موادی مهندسی شده باشند که فقط برخی از خصوصیات سلول‌ها را تقلید می‌کنند، مانند ویژگی‌های سطح، اشکال، مورفولوژی، یا چند عملکرد خاص.
سلولهای مصنوعی می‌توانند در بسیاری از زمینه‌ها از پزشکی تا محیطی کاربرد داشته باشند و ممکن است در ساخت نظریه مبدا زندگی مفید باشند. با این حال، حتی ساده‌ترین ارگانیسم‌های تک سلولی نیز بسیار پیچیده هستند و ترکیب سلولهای مصنوعی زنده از اجزای بی‌جان بسیار دلهره آور به نظر می‌رسد.
تکنولوژی تولید سلول در فرمولاسیون سلولهای مصنوعی از سلولهای پروتوسل ساده و سلولهای مصنوعی گرفته تا ذرات تقلید کننده سلول، نشان می‌دهد که ساخت زندگی در حال حاضر هدفی غیرواقعی نیست. این بررسی با هدف ارائه خلاصه‌ای از آخرین تحولات در ساخت و کاربرد سلولهای مصنوعی و همچنین برجسته ساختن مشکلات، محدودیت‌ها، چالش‌ها و فرصت‌های موجود در این زمینه است.
تاریخچه
در سال 1665 توسط رابرت هوک، سلول‌ها برای چندین قرن مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. تئوری سلول، که به طور رسمی در سال 1839 توسط ماتیاس یاکوب شلیدن و تئودور شووان مطرح شد، بیان داشت که سلول واحد اصلی ساختاری و عملکردی موجودات زنده شناخته شده است. این بنیاد اساسی زندگی است.
قابل درک است که زیست شناسی سلولهای مدرن فقط با بررسی ساختار، عملکردها و اصول کار سلول‌ها راضی نیست. این تحقیق در بسیاری از زمینه‌های جدید مانند مبدا زندگی، مهندسی سلول، بیوتکنولوژی، کارخانه‌های زیستی، پزشکی، دارورسانی، دارویی، حسگرهای زیستی و تصفیه بیولوژیک گسترش یافته است. با این حال، همراه با توسعه سریع زیست شناسی سلولی، بسیاری از مسائل عمدتا به دلیل پیچیدگی ذاتی سلولهای بیولوژیکی و همچنین قابلیت انعطاف پذیری، به عبارت دیگر، از دست دادن آسان فعالیت یا مرگ در شرایط آزمایشگاهی بوجود آمده است.
برای غلبه بر این مسائل در حالی که هنوز از سلولهای بیولوژیکی تقلید می‌کنید، سلولهای مصنوعی ساخته می‌شوند که انتظار می رود با سهولت بیشتری کنترل شوند و از سلولهای طبیعی نیز مقاوم‌ترند.
مفهوم سلولهای مصنوعی اولین بار توسط دکتر توماس مینگ سوئی چانگ در سال 1957 ارائه شد. آنها می‌توانند به عنوان سیستم‌های بیومیمتیک برای مطالعه و درک خصوصیات سلولهای بیولوژیکی، بررسی پویایی سلول‌ها با حداقل تداخل از پیچیدگی سلولی و کشف برنامه‌های کاربردی جدید به جای سلولهای بیولوژیکی استفاده شوند.
آشنایی با انواع سلول مصنوعی
سلولهای مصنوعی را از بسیاری جهات می‌توان تعریف کرد. در این بررسی، آنها بر اساس ویژگی‌های ذاتی خود به دو دسته اصلی طبقه بندی می‌شوند.
- معمولی. نمونه‌های معمولی سلولهای مصنوعی به معنای کامل هستند. به طور دقیق، سلولهای مصنوعی معمولی باید دارای ساختار سلول مانند باشند. حداقل برخی از ویژگی‌های اصلی سلولهای بیولوژیکی زنده را نشان دهند. مانند تکامل، تولید مثل خود و متابولیسم
- غیر معمولی. سلولهای مصنوعی غیر معمولی، مواد مهندسی شده‌ای هستند که از یک یا چند ویژگی سلولهای بیولوژیکی تقلید می‌کنند و از همه مهمتر، هیچ محدودیتی در ساختار ندارند. تعریف دقیق‌تر این مواد تقلید سلولی است که برخی عملکردها، ویژگی‌های سطح، اشکال و حتی ریخت شناسی سلولهای بیولوژیکی را تقلید می‌کند.
این بررسی با توجه به پیشرفت‌های اخیر در طراحی سلولهای مصنوعی، مروری بر وضعیت فعلی رشد آنها و همچنین موارد مختلف و محدودیت‌های سلولهای مصنوعی را برجسته می‌کند.
ساخت سلول مصنوعی
ساخت سلولهای مصنوعی معمولی به عنوان یکی از ارکان زیست شناسی مصنوعی در نظر گرفته می‌شود. تحقیقات در مورد این سلولهای مصنوعی دارای اهداف بسیاری است. مانند (i) ارائه راهی برای تحقیق و درک زندگی سلولی.
(ii) اتصال غیر زنده با جهان زنده؛ (III) اضافه کردن توابع جدیدی که در سلولهای بیولوژیکی برای توسعه کاربردهای جدید وجود ندارد. ارائه تئوری قابل قبول برای منشأ زندگی.
سلولهای مصنوعی معمولی باید دارای ساختارهای مشابه و خصوصیات اساسی سلولهای زنده باشند. هدف نهایی ساخت سلولهای مصنوعی است که بتوان آنها را زنده دانست.
وقتی ما یک موجود زنده را زنده توصیف می‌کنیم، به این معنی است که می‌تواند خود را حفظ کند، تولیدمثل کند، تکامل یابد و بمیرد. با این حال، حتی ساده ترین ارگانیسم های شناخته شده نیز بسیار پیچیده هستند و تلاش برای سنتز سلولهای مصنوعی زنده را دشوار و بسیار چالش برانگیز می‌کنند.
سلولهای بیولوژیکی دارای سه جز main اصلی برای انجام عملکردهای اساسی زندگی هستند.
- غشایی نیمه نفوذپذیر و پایدار اجزای سلول را دربرگرفته است. از آنها در برابر آسیب دیدن توسط محیط خارجی محافظت می کند. در حالی که امکان انتخاب مواد و تبادل انرژی را فراهم می‌کند.
- بیومکرومولکول‌ها (DNA یا RNA) اطلاعات ژنتیکی را حمل می‌کنند. پویایی سلول را کنترل می‌کنند و قابلیت تکامل را به آن می@بخشند.
- مجموعه‌ای از مسیرهای متابولیکی برای تأمین انرژی به سلول‌ها، جهت حفظ و احیای مجدد خود استفاده می‌شود. همچنین اطلاعات مربوط به پردازش خود، به سلول‌ها استفاده می‌شود.
بسیار مطلوب است که سلولهای مصنوعی دارای هر سه ویژگی سلولهای بیولوژیکی باشند. تاکنون یک سلول مصنوعی دارای کلیه خصوصیات اساسی یک سلول زنده ایجاد نشده است. اما پیشرفت‌های اخیر نشان می‌دهد که این یک هدف واقع بینانه است.
غشا Ph فسفولیپید
همانطور که اجزای اصلی غشاهای پلاسما تقریباً در تمام موجودات زنده شناخته شده ذکر شده است، فسفولیپیدها مولکول‌های اصلی برای ساخت غشاهای سلول مصنوعی هستند.
فسفولیپیدها آمفیفیلی دو زنجیره‌ای هستند که دارای یک سر استر فسفات آب دوست و دو دم آسیل آبگریز هستند. در آب، آنها می‌توانند خود به خود به صورت وزیکول‌های کروی (لیپوزوم) با غشاهای دو لایه جمع شوند. روش‌های مختلفی برای تهیه لیپوزوم‌ها در اندازه‌های مختلف از نانومتر تا میکرومتر متناسب با اندازه دلخواه سلول خاص وجود دارد.
اجزای سلولی، چه از طبیعت و چه از طریق سنتز، می‌توانند در وزیکول‌ها برای ساخت سلولهای مصنوعی گنجانده شوند. تاکنون تلاش‌های زیادی برای استفاده از لیپوزوم‌ها به عنوان محفظه برای انجام فرآیندهای سلول خاص انجام شده است.
مولکول‌های زیستی
تولید مولکول‌های زیستی، مانند DNA ،RNA و پروتئین‌ها، شکل اولیه متابولیسم سلول است. بنابراین، تحقق سنتز بیومولکول‌های داخل لیپوزوم‌ها می‌تواند این سلولهای مصنوعی مبتنی بر لیپید را به سلولهای بیولوژیکی نزدیک کند.
کپسوله سازی RNA پلی مراز مستقل از الگو (پلی نوکلئوتید فسفوریلاز) در داخل وزیکول‌های چربی، می‌توان پلیمرهای RNA با زنجیره بلند (پلی (A)) را در این وزیکول‌ها سنتز کرد. لیپیدهای طول زنجیره متوسط برای به دام انداختن آنزیم‌ها در حالی که اجازه تبادل بسترهای یونی با محیط خارج را می‌دهند، انتخاب شدند.
اندکی پس از آن، اولین نمونه از واکنش زنجیره‌ای پلیمراز (PCR) انجام شده در داخل لیپوزوم‌ها گزارش شد.
مواد تشکیل‌‍دهنده لیپوزوم
- پالمیتوئیل
- اولئویل
- اسن
- گلیسرو
- فسفوخولین (POPC) یا از مخلوطی از POPC و فسفاتیدیل سرین (PS)
لیپوزوم‌ها در دمای بالا (95 درجه سانتیگراد) مورد استفاده قرار می‌گیرند. PCR یکپارچگی محتوای آبی در طول دوره طولانی PCR به خوبی حفظ شد. توانایی انجام PCR در لیپوزوم‌ها جذاب است. زیرا PCR نه تنها در کاربردهای بالینی و تحقیقات اساسی مهم است بلکه از نظر منشأ زندگی نیز حائز اهمیت می‌باشد. گفته شده است که زندگی ممکن است در یک محیط هیدروترمال ایجاد شده باشد. که در آن گرادیان درجه حرارت فضایی شرایطی را فراهم می‌کند. همچنین مولکول‌های ژنتیکی بدوی (DNA ، RNA) به صورت PCR مانند خود تکثیر شده و تکثیر شوند.
برای کسب اطلاعات بیشتر و خرید محصولات و تجهیزات پزشکی و دندان پزشکی می توانید به سایت آرشیدا طب و یا اینستاگرام مجموعه مراجعه فرمایید.
