روش سل- ژل (Sol – Gel)

فرآیند سل-ژل (به انگلیسی: Sol-gel) که همچنین با نام رسوب‌دهی محلول شیمیایی (به انگلیسی: Chemical Solution Deposition) از آن یاد می‌شود، یک روش شیمی تر است که در مهندسی و علم مواد و مهندسی سرامیک به طور گسترده استفاده می‌شود. این روش معمولاً برای تولید مواد (به عنوان مثال اکسید فلزات) با شروع از یک محلول شیمیایی (سل) که به عنوان پیش‌ماده برای یک شبکه به‌هم‌پیوسته (ژل) از ذرات گسسته یا پلیمرهای شبکه‌ای است، بکار می‌رود. پیش‌ماده‌های معمول شامل آلکوکسید و کلرید فلزات هستند که تحت واکنش‌های مختلف هیدرولیز و بسپارش مرحله‌ای قرار می‌گیرند.

انواع روش های سل- ژل بر اساس نوع پیش ماده مورده استفاده

تقسیم بندی بر اساس نوع نمک

1-پیش ماده های آلکوکسیدی
2-پیش ماده های نمک فلزی

تقسیم بندی بر اساس نوع محیط پیرامون

1-پیش ماده های پلیمری
2-پیش ماده های آبی

کلوئید

اصطلاح کلوئید از ترکیب دو کلمه یونانی Kolla (به معنی چسب)و eidos (به معنای شبیه)بدست آمده است که اولین بار توسط دانشمند انگلیسی بنام توماس گراهام بکار برده شد.

سل

عموماً سل عبارت است از سوسپانسیون پایدار از ذرات جامد کلوئیدي و یا پلیمري که در یک مایع قرار دارند . این ذرات می توانند آمورف و یا کریستالی باشند . ذرات جامد کلوئیدی که ابعادی نانومتری دارند از طریق دو واکنش تشکیل می شوند که عبارتند از:
1) هیدرولیز: در اثر حل شدن نمک در آب، کاتیون فلزي با آب کمپلکس تشکیل می دهد . در این حالت انتقال جفت الکترون از مولکول آب به اربیتال هاي خالی کاتیون فلز واسطه وجود دارد . بار جزئی هیدروژن افزایش می یابد و مولکول آب خاصیت اسیدي پیدا می کند . بر اساس مقدار اسیدي بودن آب ، انواع واکنش هاي هیدرولیز را می توان د اشت. به طور کلی با افزایش دانسیته بار فلز، افزایش تعداد پل هاي یون هاي فلزي توسط لیگاند هاي اکسو و هیدروکسو و افزایش تعداد هیدروژن موجود در لیگاندها، هیدرولیز آسان تر می شود .
2) کندانسیون: این واکنش توسط دو مکانیزم مختلف هسته دوستی انجام می شود و بستگی به عدد همسایگی فلز دارد . وقتی عدد همسایگی مورد نظر مهیا باشد، کندانسیون توسط یک واکنش جانشینی هسته دوستی انجام می شود و وقتی عدد همسایگی مورد نظر فلز مهیا نباشد، افزودنی هسته دوستی وجود دارد. واکنش کندانسیون که در واقع نوعی پلیمراسیون محسوب می شود خود به دو دسته تقسیم می شود:
1- الیشن: یک فرآیند کندانسیون است به طوري که پل هاي هیدروکسیدي بین دو فلز به وجود می آید.
2- اکسیلیشن: واکنش کندانسیونی است که در آن پل هاي اکسیژنی بین دو فلز به وجود می آید .

مراحل تشکیل سل

مراحل تشکیل سل به طور کلی به دو دسته تقسیم بندی می شوند:
1- تشکیل محلولی حقیقی از پیش ماده ها(پیش ماده های آلکوکسیدی یا پیش ماده های نمک فلزی) مورد نظر در حلال که می تواند آب، الکل یا اسید باشد.
2- تشکیل محلول کلوئیدی(سل) از طریق تبدیل اتم های فلزی به کامپلکس های فلزی توسط واکنش های هیدرولیز و کندانسیون، که در واقع واکنش های به وجود آورنده ذرات کلوئیدی می باشند، با انجام این واکنش ها ذرات بزرگ شده و به ابعاد ذرات کلوئیدی یعنی 1nm تا حدود 100nm می رسند. در این مرحله نانوذرات که معمولا آمورف می باشند تشکیل شده است.
3- پایدار کردن ذرات کلوئیدی و جلوگیری از ته نشین شدن آن ها توسط یک عامل پایدار کننده. این عامل می تواند توسط کنترل عوامل محیطی از قبیل کنترل pH، دمای سل، میزان همزدن سل کنترل شود یا از طریق افزودن مواد شیمیایی کنترل گردد.

تفاوت سل با محلول

کلوئیدها از یک نظر شبیه محلولها هستند و از جهاتی دیگر بکلی با آنها متفاوتند. هر سیستم کلوئیدی حداقل دارای دو بخش است:
1 – فاز پراکنده
2 – محیط پراکندگی
اما محلولهای حقیقی فقط یک فاز دارند و ماده حل شده و حلال باهم یک فاز را تشکیل میدهند. تفاوت بعدی اندازه ذرات در سل یعنی کلوئیدها و اندازه ذره در محلول یعنی اتم ها و یون ها است. در سل اندازه ذرات کلوئیدی معمولا بین 50 تا 2000 آنگستروم است. اما در محلول اندازه اتم ها و یون ها در حد آنگستروم است.

اندازه‌هاي کلوييدي

اگر جسمي را که نرم ساييده شده است در آب بريزيم، يکي از سه حالت زير پيش مي‌آيد:
1. ممکن است يک «محلول حقيقي» تشکيل شود که نتيجه‌ي پراکنده شدنِ اتم‌ها، مولکول‌ها يا يون‌هاي آن جسم در يک حلاّل است. اندازه‌ي ذرات در اين محلول از حدود 1nm تجاوز نمي‌کند؛
2. اين امکان وجود دارد که ذراتِ بزرگتر از حدود 100nm باقي بمانند. اين ذرات ميکروسکوپي، به‌تدريج ته‌نشين مي‌شوند. از آنجا که اين ذرات به طور موقت معلق‌اند و بر اثر ماندن ته‌نشين مي‌شوند، به مخلوط حاصل، «مخلوط معلق» يا «سوسپانسيون»‌ مي‌گويند؛
3. ذراتي که اندازه‌ي آنها از 1nm تا حدود 100nm تغيير مي‌کند، معمولاً به صورت پراکنده در همه‌جاي محيط باقي مي‌مانند. اين نوع مخلوط «کلوييد» ناميده مي‌شود. به عبارت ديگر، در يک مخلوط کلوييدي با «نانوذرات» سروکار داريم.
کلوييدها در ميانه‌ي سوسپانسيون‌ها و محلول‌ها قرار مي‌گيرند، ولي ناهمگن به شمار مي‌روند. محيط‌هاي پيوسته همچون آب يا الکل و جسم پراکنده، هرکدام وضعيت جداگانه‌اي به وجود مي‌آورند.

پایدار سازی سل

منظور از پایدار سازی سل این است که ذرات کلوئیدی ته نشین نشوند و همچنان به صورت سوسپانسیون باقی بمانند تا بتوان همچنان به آن طبق تعریف سل گفته شود.پایداري و یا انعقاد سل در فرآیند سل - ژل بسیار مهم می باشد و ساختار و شبکه ژل به دست آمده با اندازه و شکل ذرات تجمع یافته اولیه مرتبط می باشد .

انواع سل

·         سل کلوئیدی

·        منظور از سل کلوئیدی سلی است که در آن تشکیل ژل فقط از طریق چسبیدن(آگلومراسیون) ذرات کلوئیدی بوجود می آید.

·         سل هاي کلوئیدي مونودیسپرس

·        در این نوع سل ها، تمام ذرات داراي شکل و اندازه یکسان می باشند و تشکیل این نوع سل به دلیل میل شدید به آگلومره شدن بسیار دشوار است.

·         سل هاي کلوئیدي پلی دیسپرس

·        اکثر سیستم هاي کلو ئیدي به این صورت می باشند و اندازه ذرات در آنها یکسان نیست و براي بیان اندازه ذرات از متوسط مقادیر استفاده می شود.

·        سل هاي ماکرومولکولی یا پلیمري

·        منظور از سل پلیمری سلی است که در آن تشکیل ژل از طریق اتصال ذرات کلوئیدی توسط زنجیره های پلیمری بوجود می آید. در این سیستم ها رشد ذرات با تشکیل پلیمر صورت می گیرد و این پلیمرها با یکدیگر اتصال برقرار کرده و سپس حلال ر ا در میان خود به تله می اندازند و سرانجام یک جسم نیمه جامد تشکیل می شود که به آن ژل می گویند. این نوع سل ها معمولا از ارگانومتالیک هاي محلول در الکل حاصل می شوند.

مکانیزم پایدار سازی در سل های کلوئیدی

پایداري یک سل کلوئیدي بستگی به مقدار پتانسیل زتا دارد، به طوري که هرچه پتا نسیل زتا بیشتر باشد پایداري سل بیشتر می باشد . براي یک پتانسیل سطحی یکسان، سد و نیروي دفعی براي ذرات بزرگتر بیشتر می باشد . ارتباط متفاوت بین نیروي جاذبه و نیروي دافعه با اندازه، سبب می شود که وقتی اندازه ذرات از حدي بزرگتر شد، نیروي دافعه بر نیروي جاذبه غلبه کرده و سل پایدار شود.

موارد متاثر در انعقاد(آگلومره شدن و تشکیل ژل) در سل های کلوئیدی

اصولا انعقاد ذرات سل ناشی از موارد زیر می باشد:
1- کاهش پتانسیل سطحی ناشی از تغییردر pH پی اچ
2- افزایش غلظت الکترولیت در حلال.

پپتیده شدن

در بعضی مواقع کلوئید انعقاد یافته، می تواند دوباره پخش شود که به این فرآیند پپتیده شدن گفته می شود.

مکانیزم تشکیل نانوذرات در سل های کلوئیدی

سه نوع مکانیزم مختلف برای تشکیل نانو ذرات و جلوگیری از درشت شدن ذرات در سل های کلوئیدی پیشنهاد شده است که عبارتند از:

مکانیزم دافعه الکترواستاتیک

مکانیزم دافعه فضایی

مکانیزم دافعه الکترواستاتیک و فضایی به صورت همزمان

مکانیزم پایدار سازی در سل های پلیمری

مکانیزم پایدار سازی در سل های پلیمری عبارتست از تشکیل یک ابر مولکول که همچون یک نخ تسبیح طویل که مهره های آن در واقع همان ذرات کلوئیدی می باشنددر سزتاسر ظرف واکنش گسترش میابد و بدین ترتیب با فراهم آوردن بستری مناسب باعث جلوکیری از رسوب ذرات کلوئیدی می گردد. در واقع این روش را می توان به درخت سیبی تشبیه کرد که در آن شاخه های اصلی و فرعی درخت همان شبکه پلیمری و میوه ها ذرات کلوئیدی می باشند که بعد از کلسیناسیون به فرم نانو ذره تبدیل می شوند.

مکانیزم تشکیل نانو ذرات در سل های پلیمری

مکانیزم تشکیل نانو ذرات در سل های پلیمری یا ماکرومولکولی هر عاملی است که موجب پایداری شبکه پلیمری یا ابر مولکولی بوجود آمده می شود. در واقع هر عاملی که بتواند مانع از کراس لینک شدن پلیمر شود و یا هر عاملی که موجب تشویق فرایند پلیمراسیون گردد. این ابر مولکول حاصل واکنش شیمیایی فی مابین مواد مورد استفاده جهت تشکیل یک پلیمر می باشد. به عنوان مثال در روش پچینی این ابر مولکول حاصل بسپارش مونومر استر می باشد که حاصل از واکنش استری شدن بین اسید سیتریک و اتیلن گلیکول می باشد. هر عاملی که موجب کراس لینک شدن این ابر مولکول شود برای تشکیل نانو ذرات مضر می باشد.

ژل

عبارت است از یک شبکه پیوسته سه بعدي متخلخل که یک فاز مایع را در خود جاي داده است. دراکثر سیستم هاي سل - ژل، تشکیل ژل با ایجاد پیوندهاي کووالانسی بوده و ژل برگشت پذیر نیست یعنی قابلیت برگشت به حالت سل را ندارد. اگر ژل حاصل داراي پیوندهاي دیگري غیر از پیوند کووالانسی باشد می تواند برگشت پذیر باشد.

انواع ژل بر اساس مکانیزم تشکیل

·         ژل های کلوئیدی

·        در ژل کلوئیدي، شبکه توسط آگلومره شدن(چسبیدن) ذرات کلوئیدي به وجود می آید.

·         ژل پلیمری

·        در ژل پلیمري شبکه داراي یک ریز ساختار پلیمري می باشد به عبارتی واحدهاي پلیمري می باشند که تشکیل ژل می دهند.

مراحل تشکیل ژل

بعد از مراحل 3 گانه که در تشکیل سل بیان شد، مراحل تشکیل ژل که در واقع در دنباله مراحل تشکیل سل است بسته به نوع ژل(کلوئیدی یا پلیمری) عبارتند از:
1- اگر ژل کلوئیدی باشد، از به هم چسبیدن ذرات کلوئیدی توسط نیروهای ضعیف واندروالسی در اثر تبخیر حلال پیرامون ذرات کلوئیدی بوجود می آید.
2- اگر ژل پلیمری باشد، یعنی محیط پیرامون ذرات کلوئیدی از مولکول هایی تشکیل شده باشد که مستعد تشکیل یک زمینه پلیمری باشد، در این صورت ذرات کلوئیدی همانند کشمش در یک کیک کشمشی تثبیت می شوند، لذا با تغییر عوامل پیرامونی مثل تنظیم pH، دما و زمان و یا افزودن مواد شیمیایی می توان به پایدار سازی این شبکه پلیمری سوق پیدا کنیم. سپس با قرار دادن این ژل تشکیل شده در داخل آون می توان از شر شبکه پلیمری پیرامون آن خلاصی پیدا کرد و فقط نانو ذرات را خواهیم داشت. در نهایت با قرار دادن محصول حاصل در کوره با دانستن کمترین دمای کلسیناسیون می توان نانوذرات آمورف را به نانو ذرات کریستالین تبدیل نمود.

انواع ژل بر اساس طرز خشک شدن

زیروژل(Xerogel)

خروج حلال از حفرات در هنگام خشک کردن باعث ایجاد نیروي مویینگی شده و در نتیجه سبب انقباض شبکه ژل می شود . ژلی که در اثر خشک شدن به دست می آید زیروژل نامیده می شود. زیروژل نسبت به ژل تر اولیه معمولاً حجم کمتري دارد و به علت استرس ناشی از خشک کردن ، ژل یکپارچه خراب شده و پودر حاصل می شود .

ایروژل(aerogel)

وقتی که ژل تر تحت شرایطی خشک شود که شبکه و حفرات تغییر حجم نداده و در نتیجه حجم ژل خشک به دست آمده برابر با حجم ژل تر باشد،این ژل چون درآن انقباض رخ نداده، که به این ژل حاصل شده ایروژل گفته می شود. بسیار دانسیته کمی دارد و شدیدا متخلخل می باشد ولی در آن استرس هاي ناشی از انقباض وجود ندارد. اگر ژل خیس درون اتوکلاو قرار داده شود و تحت شرایط خاصی خشک شود، ممکن است میزان انقباض به دلیل حذف فشار موئینگی اندک باشد. این فرایند به خشک کردن بحرانی موسوم است و محصول حاصل نیز ایروژل نامیده می شود.

انواع ژل بر اساس نوع حلال

·         آلکوژل(Alchogel)

·        ژلی است که نوع حلال آن یک الکل بوده است.

·         هیدروژل(Hydrogel)

·        ژلی است که حلال آن آب بوده است.

 

 اين تكنيك يك پروسه مناسب صنعتي براي توليد نانوذرات كلوئيدي از فاز مايع مي‌بـــاشد كه براي توليد نانوذرات و پوششها مورد استفاده زياد قرار مي‌گيرد.

اين فرآيند شامل تشكيل ژل بی شکل از يك محلول است و ژل در دماهاي نسبتا‌ً پايين آب‌گيري مي شود. اين فرآيند از يك محلول آغازگر آغاز مي‌شود كه تمام اجزاء تشكيل دهنده محصول در آن به صورت محلول وجود دارند به همين دليل مخلوط شدن در هنگام تشكيل ژل نيز در مقياس مولكولي باقي مي‌ماند فرآيند سل – ژل شامل هيدروليز پليمريزاسيون تراكمي آلكوكسيدهاي فلزي است الكوكسيد فلزي دارای فرمول  M (OR)X مي‌باشند كه در آن يك يون الكوكسيد و يك پايه الكلي وجود دارد و سنتز آن شامل واكنش مواد فلزي (فلز، هيدروكسيد فلزي، اكسيد فلز يا هاليد فلز با يك الكل است) . الكوكسيدهاي فلزي به سرعت هيدروليز مي‌گردند و در مرحله هيدروليز يك الكوكسيد با يك گروه هيدروكسيد جايگزين مي‌شود كه از آب يك الكل آزاد شكل مي گيرد.

       Solهيدروليز شده مي‌تواند واكنش دهد و پليمريزاسيون رخ دهد. 

اين واكنش‌ها منجر به تشكيل ژل مي‌گردد فاكتورهاي مورد نياز در فرآيند سل - ژل شامل حلال، دما، فشار، كاتاليست‌ها، PH و افزودني مي‌باشد. اين فاكتورها مي‌تواند روي سينتيك، واكنشگرهاي رشد، هيدروليز و عامل‌هاي تراكم مؤثر ‌باشد.

  مزايا و معايب روش سل – ژل

مزايا:

1)   سنتز در دماي پائين

2)   تهيه محصولاتي با خلوص بالا

3)   تهيه موادي با تركيبات جديد

4)   سنتز تركيبات يكنواخت به صورت اكسيدهاي كامپوزيت‌ها

5)   تهيه فيبر، تهيه پوشش سطوح

6)   راندمان توليد

7)   امكان استفاده از فرايند براي سنتز مواد در حالت بی شکل و به كارگيري آنها جهت تهيه لايه‌هاي نازك

8)   واكنش پذيري شيميايي بالا.

 معايب:

1)   قيمت زياد مواد اوليه

2)   زمان طولاني پروسه

3)   احتمال باقيماندن آب يا مواد آلي

4)   تشكيل ترك در حين خشك كردن و گرم نمودن.

 مهمترين مزيت اين روش تهيه مواد در دماي پايين است وقتي كه هدف تهيه تركيبات آلي- غير آلي يا ژل‌هاي متخلخل باشد. سنتز در دماهاي نزديك دماي اتاق انجام مي‌شود اگر ماكزيمم دماي گرم كردن پائين باشد مي‌تواند باعث افزايش خلوص محصول گردد كه اين افزايش ناشي از گرم كردن بدون آلودگي و احتمالاً تركيب با ديگر مواد امكان‌پذير مي‌گردد. همانگونه كه قبلاً اشاره شد از مزاياي ديگر اين روش امكان زينتر مواد مختلف در دماهاي پائين‌تر مي‌باشد. يكنواختي در تركيب از مزيت‌هاي ديگر محصولات توليد شده به وسيله روش سل – ژل است زيرا مواد اوليه در مقياس مولکولی و به صورت محلول با يكديگر مخلوط مي‌شوند. مزيت ديگر حاكي از آن است كه با روش سل – ژل امكان تهيه فيبرها و پوشش‌ها در سطح وسيعي از مواد جامد فراهم مي شود كه توليد آنها از طريق ديگر ممكن نيست. از مزاياي ديگر اين فرآيند امكان سنتز مواد متخلخل است.

اکسیژن رسان

ترکیب یک پمپ خون و یک اکسیژن دهنده به عنوان ماشین قلب و ریه شناخته می‌شود. قلب مصنوعی دارای دو پمپ است که یکی برای سیستم گردش خون و دیگری برای سیستم ریه (حتی در صورت سالم بودن سیستم گردش ریوی) در نظر گرفته شده است.

بطور کلی سه نوع اکسیژن دهنده وجود دارد. در تمام موارد گاز اکسیژن به درون نفوذ کرده و بطور همزمان گاز CO2  اضافی خارج می‌شود. جهت افزایش میزان تبادل گاز، گاز را به شکل حباب تبدیل نموده تا سطح تماس گاز با خون افزایش یابد. در جراحی‌ها‌ی کوتاه مدت از این روش به دلیل سادگی و ارزانی بیشتر استفاده می‌گردد. در روش دیگر خون به صورت فیلم تبدیل شده و در معرض اکسیژن قرار می‌گیرد و در روش سوم از یک غشاء در اکسیژن دهنده استفاده می‌گردد. در این روش به دلیل نبودن تماس بین خون و اکسیژن دهنده، مشکلات خونی (لخته، مرگ سلولی) کاهش می‌یابد و می‌تواند به مدت طولانی در بیماران مورد استفاده قرار گیرد.

در اكسیژناتورهای قابل كاشت از الیاف تو خالی پلی پروپلینی استفاده می شود که از طریق سیاهرگ رانی وارد شده، تا داخل  ورید اجوف تحتانی پیش می‌روند. یك جفت تیوب اكسیژن رسان که در سطح پوست قرار گرفته‌ است، گردش گاز را در داخل الیاف فراهم می‌كنند، خون سیاهرگ اطراف و بین الیاف پر از گاز شناور می‌گردند و تبادل گاز  Pre-pulmonary انجام می‌گیرد. در یك لحظه، حدود یك سوم تا یك دوم از كل اكسیژن و دی اكسید كربن می‌تواند با این وسیله تماس داشته باشد، كه این از نظر كلینیكی برای چندین هفته كافی است. بواسطة رسوب پروتئین روی سطوح در تماس با خون یا جمع شدن (متراكم شدن) بخار آب در حفره‌های موجود در دیواره متخلخل، ظرفیت انتقال اكسیژن پس از 12 تا 24 ساعت تا حدودی کاهش می یابد

تنها وسیله كمك قلبی كه در حال حاضر استفاده  كلنیكی دارد پمپ بالونی داخل آئورتی است. بخش كاشتی این وسایل از یك بالون پلی یورتانی درست شده كه به یك كاتتر وصل شده كه از طریق آن به وسیله كنترل خارجی وصل می‌شود. بالن از طریق سرخرگ محیطی وارد رگ شده و به آهستگی تا سمت آئورت سینه‌‌ای پایین رونده برده می‌شود. با كمك الكتروكاردیوگرام و تغییرات فشار خون مریض می‌توان نرخ انبساط و انقباض بالون را با ریتم قلب مریض تنظیم كرد. با تنظیم كردن زمان سیتول با زمان انقباض بالون می‌توان به طور قابل توجهی خروجی قلب را افزایش داد (با كاهش باری كه بطن چپ هنگام پمپ كردن باید تحمل كند). با بسته شدن دریچه آئورت و منبسط شدن بالن به فشار خون اضافه شده و لذا كمك به پمپاژ خون می‌شود (به خصوص به عروق كروناری)، عمده مشكل موجود در این زمینه لخته‌زایی و آمبولی روی بالون است. و برای همین تزریق سیستمیك مواد ضد لخته ضروری است. مشكل دیگر عفونت است كه هنگام كارگذاری بخشهای زیر پوستی این وسیله به وجود می‌آید.

سفيد ي دندانها.آرزوئي دست يافتني

همواره زيبائي و خصوصا داشتن چهره اي زيبا  يکي از خواسته هاي نوع بشر بوده و براي رسيدن به آن کم و بيش تلاش هائي انجام داده است. علم دندانپزشکي نيز از اين قاعده مستثني نبوده و همگام با پيشرفت در زمينه هاي گوناگون براي توسعه اين علوم، گام هاي موثري برداشته است به گونه اي که شايد بتوان گفت عنوان "زيبائي در دندانپزشکي" به  از يکي از شاخه هاي تخصصي اين رشته بدل شده است و بدون شک ابزار مورد استفاده در آن نيز از جذابيت هاي خاص خود برخوردارند. يک نمونه از اين تجهيزات، سفيد کننده هاي دنداني هستند که در ادامه به شرح مختصري از آنها خواهيم پرداخت.

سفيد کننده هاي دنداني، سيستم هائي هستند که با بهره بردن از انواع اشعه هاي تابشي با مشخصات ويژه، قادر به پاک نمودن هرگونه مواد غير طبيعي از روي جسم سفيد و شفاف دنداني هستند. شايد بتوان اينگونه ذکر کرد که واژه "جرم گيري" که يکي از الفاظ پرکاربرد در علم دندانپزشکي بوده و هست، به گونه اي خاص توسط اين ابزار قابل انجام است. ‏
همانطور که ذکر شد، اساس کار اينگونه وسائل، پرتو هاي نوراني است که تا کنون چهار نوع خاص آنها در اين تجهيزات مورد استفاده قرار گرفته و چهار نوع خاص از اين ابزار را پديد آورده است :
1 - دستگاه هاي با لامپ هاي ليزري، 2 - دستگاه هائي موسوم به سفيد کننده هاي با لامپ پلاسما، 3 - دستگاه هائي با لامپ هالوژن و 4 - دستگاه هاي مبتني بر ‏‎.LED‏   ‏

دستگاه هاي با لامپ هاي ليزر، پلاسما و هالوژن نسبت به نوع سوم، قديمي تر بوده و امروزه تحقيقات جديدي بر روي انواع ‏LED‏ ها براي اين منظور آغاز شده است که اولين نمونه ساخته شده سيستم هاي سفيدکننده دنداني با اينگونه لامپ ها مورد آزمايش قرار گرفته و نتايج قابل قبولي نيز ارائه شده است. بنابراين توضيحات، در ادامه اين نوشته، بيشتر در رابطه با اينگونه سيستم ها صحبت خواهيم نمود.
‏
ديودهاي نوراني و يا همان ‏Light Emitting Diode‏ ها که از آنها به اختصار به ‏LED‏ تعبير مي شود، نوع خاصي از ديودها هستند که با افزايش جريان مستقيم در آنها، توليد فوتون هاي نوري زيادتر شده و در نتيجه شدت نور تابشي افزايش مي يابد. اين ديود ها در چند رنگ مختلف (توليد نور با رنگ متفاوت) ساخته شده اند و هر يک کاربردهاي خاص خود را دارند.‏

در نوع خاصي از اين سيستم ها، مجموعه اي از 12 ديود نوراني با توان بالا مورد استفاده قرار مي گيرد که طبق نتايج گزارش شده، طي هر دوره درمان قادر به سفيد نمودن دندان به ميزان 6 تا 8 درجه روشنائي در مدت زمان 15 دقيقه است. نور تابيده شده سرد، بدون درد و با ضريب امنيت بالاست. نتيجه درمان، در صورت داشتن تغذيه مناسب و رعايت نکات ضروري در محافظت از دندان ها، براي يک مدت طولاني باقي خواهد ماند. همچنين در مراحل سفيد نمودن دندان از مواد خاصي براي محافظت لثه ها استفاده مي شود که نياز به مراقبت هاي پس از درمان را مرتفع مي سازد. 
‏
يکي از مزاياي اين دستگاه اين است که خود شخص نيز با نظارت دندانپزشک، قادر به استفاده از آن خواهد بود و تنها مي بايست مراحل انجام کار را منطبق بر دستورالعمل ارائه شده از طرف شرکت سازنده دستگاه  به کار گيرد. برخي از آنها که عموما در اکثر موارد انجام مي شود به شرح زير است :
‏
‏- بررسي دندان ها و شستشوي اوليه ‏
‏- قرار دادن مواد محافظت کننده خاص بر روي لثه ها
‏-قرار دادن مواد سفيدکننده بر روي دندان ها و پاک نمودن آنها توسط دستگاه ‏
‏-بررسي ميزان سفيدي دندان ها و پاک نمودن مجدد توسط دستگاه (در صورت نياز)‏
‏-برداشتن مواد محافظتي و شستشوي کامل و مجدد دندان ها ‏

از ويژگي هاي خاصي که متمايزکننده يک سيستم سفيدکننده دنداني با سيستم ديگر است، مي توان به موارد زير به اختصار اشاره نمود :
‏
‏- عدم ايجاد درد
‏-مدت زمان اندک درمان و قابليت اثرگذاري سريع‏
‏-ماندگاري اثر درمان براي مدت طولاني‏
‏-قابليت درمان کليه دندان ها در هر قسمت از دهان‏

 

برخي از انواع اين سيستم ها داراي يک مانتيور بر روي بدنه اصلي بوده که امکان بررسي محيط داخل دهاني و وضعيت دندان ها و در نتيجه درمان بهتر و دقيق تر را فراهم مي آورد.‏

برخي از سوالات متداولي که ممکن است در لزوم استفاده از اين سيستم ها به ذهن خواننده خطور کند، در ادامه آورده شده است :
‏
‏-آيا اينگونه سيستم ها از امنيت بالائي برخوردار هستند يا خير؟
با توجه به نوع پرتوهاي تابشي که در اين دستگاه ها مورد استفاده قرار مي گيرد و همچنين آزمايشات متعددي که بر روي تعداد بسياري از بيماران انجام گرفته است، تا کنون هيچگونه گزارشي مبني بر عوارض اينگونه لامپ ها و اثرات آن بر روي دهان و دندان و يا هر عضوي از بدن انسان ارائه نشده است. تنها ممکن است بعضي از افراد به مواد محافظت کننده خاصي که طي دوره درمان استفاده مي شود حساسيت داشته باشند که مانند ساير حساسيت هاي ديگر مي بايست مورد توجه قرار گيرد. همچنين زنان باردار و يا بيماراني که سابقه بيماري هاي پريودنتال دارند، استفاده از اين سيستم ها تنها با مشاوره دندانپزشک و تائيد وي، قابل تضمين خواهد بود.
‏
‏-آيا استفاده از اين سيستم ها براي هر فردي امکانپذير است؟    ‏
باضريب اطمينان بالا براي هر فردي که تمايل به استفاده از اينگونه دستگاه ها را دارد، مي توان اين روش درماني را به کار برد. البته براي گرفتن نتايج بهتر، توصيه مي شود قبل از درمان، با دندانپزشک در خصوص لزوم استفاده يا عدم استفاده از اين روش درماني مشورت نمود.‏

‏-با بکارگيري اين روش درماني، به چه ميزان مي توان دندان ها را سفيد نمود؟
به طور متوسط تا 8 درجه روشنائي را مي توان از اينگونه سيستم ها انتظار داشت. گرفتن نتايج بهتر بستگي به شرايط اوليه دندان ها و ميزان رنگ گرفتگي آنها قبل از انجام دوره درماني دارد. دندانپزشک پس از بررسي کامل دندان ها، قادر به تخمين ميزان موفقيت اين روش خواهد بود.‏

‏-مدت ماندگاري اين روش درماني چقدر خواهد بود؟‏
در صورت مراقبت مناسب پس از درمان، به طور ميانگين بين 1.5 - 1 سال اثر آن باقي خواهد ماند. نوع تغذيه نيز در مدت زمان ماندگاري بسيار موثر خواهد بود.‏

ساخت ديسك مصنوعي ستون فقرات

دانشمندان موفق شدند

ساخت ديسك مصنوعي ستون فقرات

جام جم آنلاين: مهندسان علوم زيستي در آمريكا، موفق به ساخت ديسك مصنوعي ستون فقرات شده‌اند كه كاشت آزمايشي آن در حيوانات با موفقيت انجام شده است.

به گزارش ايسنا، اين ديسك‌هاي مهندسي، داراي اجزاي ساختاري مشابه ديسك ستون فقرات هستند و درست مانند ديسك‌هاي واقعي عمل مي‌كنند.

محققان اميدوارند كه اين تحقيقات منجر به كاشت ديسك‌هاي مهندسي در بيماراني كه داراي ديسك‌هاي آسيب ديده هستند، شود.

هر سال 40 تا 60 درصد از مردم آمريكا دچار دردهاي مزمن كمر يا گردن مي‌شوند.

جراحان مغز و اعصاب، بيماران مبتلا به انحطاط شديد ديسك را به دليل از بين رفتن ديسك ستون فقرات كه به دنبال ادغام استخوانهاي مهره‌ها ايجاد مي‌شود، تحت عمل جراحي قرار مي‌دهند.

علي رغم اين كه جراحي ديسك ستون فقرات باعث كاهش درد در ناحيه كمر پس از عمل مي‌شود، اما برخي محدوديت‌هاي حركتي در پي آن ايجاد و مانع از آن مي‌شود كه فرد سبك زندگي فعال گذشته خود را پيش گيرد يا مثلا يك ورزشكار حرفه‌اي به پايان كار خود مي‌رسد.

در ايمپلنت ستون فقرات ساخت مهندسان، ديسك‌هاي لاستيك مانند همراه با قسمت خارجي موسوم به فضاي بين دواير متحدالمركز از يك ماده سخت و دايره دروني تشكيل شده و داخل ديسك فرم ژلاتيني نرم‌تري دارد كه تحت فشار قرار مي‌گيرد و وزن بدن را تحمل مي‌كند.

محققان ديسك‌هاي مصنوعي را به واسطه دو پليمر، كلاژن كه به دور بافت خارجي مي‌پيچد و يك هيدروژل به نام آلژينات در ميان آن ساخته‌اند.

ايمپلنت‌ها به همراه سلول‌هايي كه ساختارها را با بافت‌هاي جديد پر مي‌كند، كاشته مي‌شود و همچنان كه در بدن شكل مي‌گيرند، به دليل رشد سلول‌ها كارايي بهتري پيدا مي‌كنند.

به گفته دانشمندان، ايمپلنت‌ها 70 تا 80 درصد از ارتفاع اوليه ديسك را حفظ مي‌كنند.

اين ايمپلنت‌ها قادر به درمان طيف وسيعي از بيماري‌هاي موسوم به فتق ديسك بين مهره‌اي كه يكي از دلايل از كار افتادگي در سراسر دنياست، هستند.

از ديدگاه زيستي، ديسك‌هاي جديد به دليل نحوه ادغام و كامل شدن آنها با استخوان‌هاي مهره نسبت به ايمپلنت‌هاي قبلي مزاياي بسياري دارند.

اين عمل جراحي بزرگ، غيرتهاجمي، ايمن‌تر و داري اثرات جانبي كمتري نسبت به روش‌هاي قبلي است.

نگاهی طبیعی از ورای یک چشم مصنوعی

صدمات ناشی از حوادث، بیماری، نابینایی مادرزادی و سرطان ، ممکن است به از دست رفتن یک یا هر دو چشم منجر شود. اما نداشتن چشم لزوما به معنای داشتن ظاهری نازیبا نیست. با پیشرفت های صورت گرفته در زمینه ساخت ایمپلنت های چشمی، در اکثر موارد به لحاظ زیبایی ظاهری نتایج بسیار مطلوبی از این جراحی ها به دست آمده است.

.

در دنیای باستان، به ویژه مصر، چشم نماد زندگی بود. رومی ها مجسمه های خود را با چشم هایی از جنس نقره می آراستند. اما جراحی فرانسوی به نام Ambrose Par (۱۵۹۰-۱۵۱۰)، اولین چشم مصنوعی را ساخت که کاملا در کاسه چشم قرار می گرفت. این قطعه از طلا و نقره ساخته شده بود. با ابداع شیشه های کرایولیتی (از جنس فلورید سدیم – آلومینیوم و اکسید آرسنیک)، ماده ای نسبتا سفید رنگ به دست آمد که برای پروتز چشمی مناسب به نظر می رسید. این کشف در سال ۱۸۳۵ به نام متخصصان آلمانی ثبت شده است. 
در آن زمان برای ساختن چشم مصنوعی، به انتهای یک لوله شیشه ای آنقدر حرارت داده می شد تا به شکل گوی درآید. سپس ترکیب های مختلفی از رنگ شیشه برای طبیعی تر جلوه کردن پروتز استفاده می شد. چشم پزشکان معمولا صدها نمونه از این چشم های مصنوعی را در مطب خود نگهداری می کردند. سپس با آزمون و خطا و امتحان کردن تعدادی از چشم های مصنوعی، بهترین پروتزی را که در کاسه چشم جا می افتاد انتخاب کرده و به بیمار تحویل می دادند.
تولید چشم مصنوعی تا سال های متمادی در انحصار آلمان بود. در جریان جنگ جهانی دوم و با قطع صادرات چشم مصنوعی شیشه ای از آلمان، مهندسان ارتش آمریکا به همراه چندین تیم پزشکی غیر نظامی توانستند ترکیبی جدید به وسیله ترکیب رنگدانه های روغنی و پلاستیک ایجاد کنند. از این زمان به بعد، پروتز های پلاستیکی به پروتز های شیشه ای ترجیح داده شدند.
اماآنچه که امروزه نگاهی شبه طبیعی به یک چشم مصنوعی داده است، اختراع " ایمپلنت چشمی" است. چشم های مصنوعی امروزی دارای قابلیت حرکت به اطراف هستند که جلوه ای طبیعی به آن ها داده است.
برخی از موارد استفاده از چشم مصنوعی به شرح زیر هستند:
۱) بیماری مادرزادی به نامMicrophthalmia ، در این بیماری به علتی ناشناخته، رشد چشم کامل نشده و کوچک می ماند. این چشم ها کاملا نابینا هستند و شاید در بهترین حالت دارای اندکی ادراک نور باشند.
۲) برخی افراد در هنگام تولد فاقد یک یا هر دو چشم هستند. این بیماری Anophthalmia نام دارد و یکی از مشکل ترین موارد کارگذاری چشم مصنوعی است.
۳) بیماری ارثی Retinoblastomaکه ناشی از بروز سرطان یا تومور است. احتمال از دست دادن چشم در اثر این بیماری ۲۵ الی ۵۰ درصد (با توجه به بروز بیماری در یک یا هر دو چشم) برآورد می شود.
● اجزای چشم مصنوعی
پیش از جایگذاری چشم مصنوعی، باید یک مرحله اصلی انجام شده باشد. اولین گام خارج کردن چشم بیمار یا آسیب دیده (enucleation) توسط جراح متخصص است. اما آنچه که در این مرحله بسیار حیاتی است، حفظ عضلات متصل به صلبیه (سفیده چشم) است. کارگذاری چشم مصنوعی بلافاصله پس از جراحی تخلیه چشم انجام می گیرد. سپس جراح عصب بینایی را قطع می کند. هسته اصلی پروتز چشمی، "ایمپلنت چشمی" است. این ایمپلنت در کره چشم قرار می گیرد تا حجم چشم حفظ شود. نقش دیگر ایمپلنت، حفظ حرکات طبیعی چشم است. امروزه ایمپلنت های چشمی از مواد Porous (خلل و فرج دار) ساخته می شوند. در نتیجه، رگ های خونی می توانند در منافذ ایمپلنت رشد کنند. این ماده از جنس Porous Polyethylene است که به صورت synthethic (کارخانه ای ) تهیه می شود. از آنجا که ساختار مواد Porous همانند مرجان یا بافت استخوان اسفنجی است، امکان ادغام ایمپلنت با سلول های بدن فراهم می شود. از مزایای این ادغام می توان به موارد زیر اشاره کرد:
۱) کاهش احتمال پس زنی ایمپلنت توسط سیستم ایمنی
۲) حفظ پاکیزگی ایمپلنت به صورت بخشی از نظام طبیعی بدن.
عصب بینایی در پشت ایمپلنت قطع می شود. از بین ۶ عضله حرکتی چشم، چهار عضله به ایمپلنت متصل می شوند. به این ترتیب حرکات چشم تا حد بسیار زیادی به طور طبیعی جلوه خواهد کرد. سپس بافت ملتحمه (غشاء مخاطی درون کره چشم و پلک ها) بر روی ایمپلنت کشیده می شود. درانتها یک conformer (دیسک پلاستیکی یا سیلیکونی) در جلوی چشم قرار می گیرد که پس از بهبودی کامل محل جراحی، این قطعه با پروتز جایگزین می شود.
در فضای باقیمانده، خارجی ترین قطعه یعنی "پروتز چشم مصنوعی" جای می گیرد. این قطعه به صورت سفارشی و بر اساس مشخصات فردی (شامل رنگ چشم) ساخته شده و تنها بخش removable (برداشته شدنی) است. زمان کارگذاری پروتز تا هنگام بهبودی کامل کره چشم پس از جراحی و برداستن conformer به تعویق می افتد.
● مراحل ساخت پروتز چشمی 
همان طور که پیش تر اشاره شد، پروتز چشمی در واقع خارجی ترین بخش یک چشم مصنوعی است. این قطعه به صورت دست ساز تهیه می شود و پس از بهبودی کامل چشم (حداقل ۶ هفته پس از جراحی) در جای خود قرار می گیرد. بلافاصله پس از جراحی، به جای پروتز یک کانفورمر (وسیله لنز مانند و شفاف) در بخش جلویی ایمپلنت قرار می گیرد تا با نگه داشتن پلک ها در جای خود، به شکل گیری کاسه چشم در حین بهبودی کمک کند. در واقع کانفورمر یک پوسته محدب است که از خلال آن می توان ملتحمه را مشاهده کرد.
پس از بهبودی کامل چشم، کار ساخت پروتز آغاز می شود. برای این کار، از کاسه چشم و فضای محصور بین پلک ها و ملتحمه قالب گیری می شود. این مرحله ممکن است چندین بار تکرار شود. جنس ماده استفاده شده برای قالب گیری مشابه موادی است که برای قالب گیری از دندان ها به کار می روند. از این قالب، نمونه مومی اولیه به دست می آید. نمونه مومی در کاسه چشم قرار می گیرد تا از نظر ضخامت و جایگیری امتحان شود. ضخامت پروتز، اصلی ترین عامل در تعیین نحوه قرارگیری پلک ها است. چرا که اگر ضخامت بیشتر از حد لازم باشد، چشم ها بیش از اندازه باز می مانند. پس از دستیابی به شکل دلخواه، محل مردمک چشم با الگوگیری از چشم سالم تعیین می شود. سپس پروتز نهایی از مواد مطلوب ساخته می شود. 
رنگ چشم مصنوعی نیز با الگوگیری از چشم سالم تعیین شده و نقاشی می شود. عنبیه و صلبیه به دقت و با دست نقاشی می شوند. رگ های خونی و شیارهایی نیز برای طبیعی تر جلوه کردن نمونه نهایی به صورت دستی نقاشی میشوند.پس از اینکه عنبیه نقاشی شد، توسط دستگاه تراش، خطوطی روی آن ایجاد می شود. قطر عنبیه دقیقا مطابق با چشم سالم طراحی می شود. این قطر معمولا در رنج ۱۰ تا ۱۳ میلی متر قرار دارد. برای از بین بردن هرگونه ناصافی، سطح پروتز پولیش می شود. در آخرین مرحله، سطح پروتز با یک لایه محافظ پوشش داده می شود. پاکیزگی پروتز باید به طور منظم انجام گیرد و حداقل یک بار در سال به صورت حرفه ای پولیش شود.
اکثر مردم در عرض چند ساعت به استفاده از چشم مصنوعی عادت می کنند، به طوری که بعد از چند روز حضور فیزیکی آن را احساس نمی کنند. عمر متوسط یک چشم مصنوعی از جنس پلاستیک در حدود ۱۰ سال است. اما در کودکان به علت تغییرات سریع در حین فرآیند رشد، طول عمر پروتز کوتاه تر است. به طور کلی هر فرد به چهار الی پنج پروتز در دوره کودکی تا بزرگسالی نیاز دارد.
● مواد اولیه
اصلی ترین ماده به کار رفته در ساخت چشم مصنوعی، پلاستیک است. برای قالب گیری نیز از موم یا گچ استفاده می شود. در طی فرایند قالب گیری از پودری سفید رنگ از جنس آلگینات استفاده می شود. برای رنگ آمیزی از طیف های مختلف رنگ استفاده می شود.
● نگهداری از پروتز چشمی 
چشم مصنوعی را هرگز نباید با الکل یا حلال های دیگر تمیز کرد . این کار باعث از بین رفتن پروتز خواهد شد. در صورت برداشتن پروتز، باید آن را فقط درون آب یا محلول نمک یا محلول لنز تماسی قرار داد . این امر مانع از خشک شدن رسوبات بر روی سطح پروتز می شود. برای شستشو باید از مواد شوینده دارای PH خنثی استفاده کرد. برای خشک کردن پروتز باید از دستمال پنبه ای و نرم استفاده شود تا در سطح پروتز خراشیدگی ایجاد نشود.
● نگاهی به آینده
با پیشرفت روزافزون علوم کامپیوتر، الکترونیک، و تکنولوژی مهندسی پزشکی، ممکن است به زودی چشم های مصنوعی ساخته شوند که حس بینایی را نیز فراهم کنند. این رویا با ساخت میکروالکترودها و تکنیک های پیچیده تشخیص تصاویر تا حدودی محقق شده است. محققان در حال ساخت اولین نمونه های شبکیه مصنوعی (artificial retina) هستند. عملکرد شبکیه مصنوعی بر اساس تکنولوژی بایوچیپ است. بیوچیپ ها به سلول های گانگلیون(جمع آوری کنندگان اطلاعات دریافتی چشم) متصل می شوند. در سطح شبکیه ای این بیوچبپ ها، یک آرایه اکترودی و در سطح مردمکی آن ها یک سنسور قرار می گیرد. سنسور در قبال مقدار دوز لیزر دریافتی از عینک فرد دارنده چشم مصنوعی ، پاسخی را به آرایه الکترودی ارسال می کند. امید است که در آینده نزدیک، از دست دادن چشم تا حدود زیادی قابل جبران بوده و تاثیر کمتری بر زندگی افراد ایجاد کند.

پیشینه کشت سلول

يكي از ويژگی های اغلب موجودات چند سلولی بودن يا به عبارت ديگر تشكيل شدن آن ها از چندين نوع سلول مختلف است. در چنين حالتی سلول ها اغلب جنبه تخصصی به خود مي گيرند. هر چند قادر به انجام تمامی فعاليت هاي مورد نياز موجود زنده به تنهايی نيستند. نتيجه اين تخصصی شدن سلول ها اين است كه موجودات از تعدادی سلول مختلف با اندازه، شكل، ساختار و عملكرد ويژه خود تشكيل مي شوند. بسياری از سلول های موجودات مختلف تحت شرايط خاص قادرند در خارج از اندام و يا بافت اصلی خود به رشد و تكثير خود ادامه دهند. سلول های ايزوله شده، بافت ها يا اندام ها را می توان در ظروف پلاستيكی يا شيشه ای با درجه حرارت های تعريف شده كه در انكوباتور ايجاد می شود نگهداری و تكثير داد در عين حال كه با يك محيط حاوی مواد مغذی و فاكتور های رشد سلولی تغذيه مي شوند. كشت  in vitro‌اندام ها، بافت ها و سلول ها مجموعاً تحت عنوان كشت بافت ناميده می شود كه در بسياری از شاخه های علمی مورد استفاده قرار می گيرد. پيشرفت تكنيك های كشت بافت مديون دو شاخه اصلی از تحقيقات پزشكی يعنی مطالعات سرطانی و ويروس شناسی است. كشت سلول يا بافت يك تكنيك جديد نيست. در متون علمی منابعی وجود دارد كه تاريخ آن ها به سال 1885 بر می گردد. يك جنين شناس به نام Roux، توانست جنين يك جوجه را به مدت چند روز در ظرف محتوی محلول بافر نمكی گرم نگهداری نمايد. اين اولين مورد ثبت شده از موفقيت در رشد و تكثير يك بافت در خارج از بدن بود. در سال 1903 Jolly مشاهدات خود را در ارتباط با زنده ماندن سلول در محيط in vitro و تقسيم سلولی با استفاده از لوكوسيتهای سمندر به تفصيل بازگو نمود. چون در آزمايشات اوليه قسمت هايی از بافت مورد مطالعه قرار می گرفتند، عنوان كشت بافت به آن اطلاق شد. معمولاً اصطلاح كشت بافت زمانيكه سلول ها براي مدتی بيش از 24 ساعت در شرايط in vitro‌ نگهداری شوند مورد استفاده قرار می گيرد. توسعه كشت سلول های حيوانی به كار های Ross Harrison در سال 1907 بر روی سلول های بافت جنين قورباغه باز می گردد. در ابتدا سلول ها و بافت ها در مايع لنفی و بعد ها پلاسمايی كشت داده می شدند. در سال 1912 Carrel توانست سلولهای بافت پیوندی قلبی جنين جوجه را به مدت طولانی کشت دهد. در سال 1952 از سرطان رحم، اولین لاین سلول انسانی به نام Hela  را بدست آوردند كه انقلابی را در زمينه كشت سلول به وجود آورد. در سال 1955 Eegle و بعدها دیگران قادر شدند محیطهای کشت مناسب، فاکتورهای اتصال و لایه تغذیه کننده برای سلول را شناسایی کنند و به اين ترتيب فرمولاسيون های مواد مغذی جايگزين فراورده های بيولوژيك مثل سرم و لنف گرديد. در سال 1962 روشهایی برای نگهداری سلولهای مشتق از منشأ توموری ارائه گرديد. در سال 1968 تمایز میوبلاستهای طبیعی در شرایط in vitro مطالعه شد. در دهه 70 روشهای رشد سلولهای خاص در محیطی حاوی  ترکیبات شیمیای ارائه گردید و Gardon Sato و همکارانش احتیاجات سلول به فاکتور رشد پروتئینی، فاکتورهای اتصال نظیر گلیکوپروتئینهای با وزن مولکولی بالا در ماتریکس خارج سلول و هورمونهایی نظیر انسولین و فاکتورهای رشد شبه انسولینی را تشریح کردند. در سال 1979 Sato همكاران ترکیبات محیط کشت بدون سرم برای سلول عصبی را نيز مشخص نمودند. و بعدها تحقیقات زیادی با استفاده از تكنيك هاي کشت سلولي گسترش یافت.

سلول بنيادي چيست و چرا مهم هست ؟

سلولهاي بنیادی سلولی هستند كه وظیفه مشخّصی در بدن ندارند و مانند بازیگراني  مي باشند كه منتظر تعيين نقش خود هستند. سلولهاي بنيادي منتظر سيگنالهاي هستند كه به آنها بگويند  كه در بدن چه كار کنند
سلول هاي بنيادي دو خصوصيت مهم دارند، كه آنها را از ديگر انواع سلول ها متمايز مي سازد كه شامل:
الف) سلول هايي تخصص نيافته هستندو به مدت هاي طولاني از طريق تقسيم سلولي خود را نوسازي مي كنند.
ب) تحت شرايط فيزيولوژيكي يا آزمايشي، مي توان آنها را تحريك كرد تا به سلول هايي با عملكردهايي ويژه نظير سلول هاي تپنده ماهيچه قلب يا سلول انسولين ساز لوزالمعده تبديل شوند.وقتي سيگنالي به سلول بنيادي مي رسد به سلول بنيادي مي گويد كه بعضي از ژنهايش را روشن كند و پروتئنهاي جديدي را بسازدكه اين پروتئنها كمك مي كند كه سلول بنيادي شبيه به نوع سلولي كه قرار است بشود فعاليت كند.
دانشمندان بطور عمده با دو نوع سلول بنيادي كار مي كنند : سلول هاي بنيادي جنيني و سلول هاي بنيادي بالغ، كه عملكرد و خصوصيات متفاوتي دارند، كه در اين نوشته توضيح داده خواهند شد. دانشمندان در بيش از 20 سال قبل روش هايي را براي بدست آوردن يا جدا كردن سلول هاي بنيادي از جنين ابتدايي موش كشف كردند. چندين سال مطالعه تفصيلي بر روي سلول هاي بنيادي موش منجر به كشف نحوه جداسازي سلول هاي بنيادي از جنين انساني و رشد اين سلول ها در آزمايشگاه در سال 1998 شد. جنين هاي استفاده شده در اين تحقيقات از طريق روش هاي بارورسازي در لوله آزمايش ايجاد شدند و زماني كه ديگر براي اين هدف مورد نياز نبودند، با آگاهي و رضايت اهدا كننده، جهت تحقيقات استفاده مي شدند.
سلول هاي بنيادي به دلايل زيادي براي موجودات زنده مهم هستند. در جنين 3 تا5 روزه، كه بلاستوسيست ناميده مي شود، گروه كوچكي متشكل از حدود 30 سلول بنام توده سلولي داخلي موجب پيدايش صدها سلول بسيار تخصص يافته مورد  نياز براي ساخت يك موجود بالغ مي شوند. در جنين در حال رشد، سلول هاي بنيادي موجود در بافت هاي در حال سنتز سبب پيدايش چندين نوع سلول تخصص يافته مي شود كه قلب، ريه و ساير بافت ها را مي سازد. در برخي بافتهاي بالغ نظير مغز استخوان، ماهيچه ومغز، جمعيت هاي مجزاي سلول هاي بنيادي بالغ، جايگزين هايي را براي سلول هاي از دست رفته، بر اثر مرگ طبيعي، جراحت يا بيماري ايجاد مي كنند.
دانشمندان بر اين عقيده اند كه سلول هاي بنيادي در آينده، اساس معالجه بيماري هايي نظير پاركينسون، ديابت و بيماري قلبي خواهد شد.
دانشمندان مي خواهند سلول بنيادي را در آزمايشگاه مطالعه كنند، تا بتوانند از خواص بسيار مهم آنها آگاه شوند و درك كنند چه چيزي آنهارا از انواع سلول تخصص يافته متفاوت مي سازد. همزمان با آگاه شدن بيشتر دانشمندان در مورد سلول هاي بنيادي، اين امر ممكن است ميسر شود كه سلول هاي بنيادي را نه تنها در سلول درماني بلكه جهت آزمايش داروها و توكسين جديد و در نواقص مادرزادي هم مورد استفاده قرار داد. به هرحال همانطور كه اشاره شد، سلول هاي بنيادي جنين انسان از سال 1998 مورد مطالعه قرار گرفته اند. بنابراين  دانشمندان جهت توسعه چنين درمان هايي، به طور گسترده در حال مطالعه خواص اساسي سلول هاي بنيادي هستند كه شامل :
1) تعيين دقيق اين موضوع كه چگونه سلول هاي بنيادي چندين سال تخصص نيافته و با قابليت خود نوسازي، باقي مي مانند.
2) شناسايي علائمي كه سبب مي شوند، سلول هاي بنيادي به سلول هاي تخصص يافته تبديل شوند.
اين نوشته در مورد سلول هاي، بنيادي براي كساني تهيه شده است كه دوست دارند اطلاعات بيشتري در مورد خواص بيولوژيكي سلول هاي بنيادي، سؤالات مهم مطرح درباره سلول هاي بينادي كه كانون توجه تحقيقات علمي است و كاربرد بالقوه سلول هاي بنيادي در تحقيق و درمان بيماري كسب كنند

 خواص بي نظير انواع سلول هاي بنيادي چيست؟
سلول هاي بنيادي از ديگر انواع سلول هاي موجود دربدن متفاوت مي باشد. تمام  انواع سلول هاي بنيادي  بدون توجه به منشأ آنها سه خاصيت كلي دارند : داراي قابليت تقسيم، خود نوسازي به مدت طولاني و غير تخصصي هستند و مي توانند باعث پيدايش انواع سلول تخصص يافته شوند.
سلول هاي بنيادي داراي قابليت تقسيم به مدت هاي طولاني هستند. برخلاف سلول هاي عضلاني، سلول هاي خوني يا سلول هاي عصبي، كه معمولاً خودشان را بازسازي نمي كنند، سلول هاي بنيادي ممكن است چندين بار خود را بازسازي كنند. وقتي كه سلول ها چندين بار خود را بازسازي مي كنند اين پديده ، تكثير كردن ناميده مي شود. جمعيت آغازگر سلول هاي بنيادي كه چندين ماه در آزمايشگاه تكثير پيدا كنند، مي تواند ميليون ها سلول را توليد كند. اگر سلول هاي حاصله مانند سلول هاي بنيادي اوليه تخصص نيافته باقي بمانند، اين سلول ها توانايي خودنوسازي طولاني مدت را دارند.
دانشمندان تلاش مي كنند تا دو خاصيت اساسي سلول بنيادي را كه مربوط به خود نوسازي طولاني مدت آنهاست درك كنند :
1) چرا سلول هاي بنيادي جنيني به مدت يك سال يا بيشتر در آزمايشگاه بدون تمايز، تكثير پيدا مي كنند اما بيشتر سلول هاي بنيادي بالغ نمي توانند ؟
2) چه عواملي در موجودات زنده وجود دارد كه به طور طبيعي تكثير و خودنوسازي سلول بنيادي را تنظيم مي كند؟
كشف پاسخ اين سؤالات ممكن است اين امر را ميسر كند كه درك كنيم چگونه تكثير سلولي در طي رشد طبيعي جنيني يا در طي تقسيم غير عادي سلولي، منجر به سرطان، مي شود. مهمتر از همه اينكه، چنين اطلاعاتي مي تواند دانشمندان را قادر سازد كه سلول هاي بنيادي جنيني و بالغ را با كارايي بيشتري در آزمايشگاه رشد دهند.
سلول هاي بنيادي تخصص نيافته هستند. يكي از خواص اساسي سلول بنيادي اين است كه هيچ نوع ساختار خاص بافتي ندارند، كه به آنها اجازه انجام عملكردهاي تخصصي را بدهد. يك سلول بنيادي نمي تواند با همكاري ساير سلولها خون را دربدن پمپ كند (مانند سلول ماهيچه اي قلب ) و سلول بنيادي نمي تواند مولكول هاي اكسيژن رادر جريان خون حمل كند (مانند سلول قرمز خوني ) و نمي تواند علائم الكتروشيميايي را به ساير سلولها برساند كه به بدن اجازه مي دهد حركت كند، مانند سلول عصبي، بهر حال سلول هاي بنيادي تخصص نيافته، مي تواند سلول هاي تخصص يافته را ايجاد كند، از جمله سلول هاي ماهيچه قلب، سلول هاي خوني يا سلول هاي عصبي.
عوامل و شرايط خاصي كه سبب غير تخصصي باقي ماندن سلول هاي بنيادي مي شوند، مورد علاقه زياد دانشمندان است. سال ها طول كشيده است تا دانشمندان با روش آزمايش و خطا ياد بگيرند كه چگونه در آزمايشگاه سلول هاي بنيادي را رشد دهند، بدون اينكه بطور خودبخودي به انواع سلول هاي خاص متمايز شوند. براي مثال 20 سال طول كشيد تا دانشمندان ياد گرفتند،چگونه سلول هاي بنيادي جنيني را در آزمايشگاه تحت شرايط براي سلول هاي بنيادي موش رشد دهند. بنابراين بخش مهمي از تحقيق، درك علائمي در موجود بالغ است كه سبب مي شود سلول هاي بنيادي تكثير پيدا كنند تا زماني كه اين سلول ها براي ترميم بافتي ويژه مورد نياز نيستند، غير تخصصي باقي بمانند. آگاهي از چنين اطلاعاتي براي دانشمندان بسيار مهم است تا قادر باشند تعداد زيادي سلول هاي غير تخصصي را در آزمايشگاه براي آزمايش بيشتر رشد دهند.
سلول هاي بنيادي مي توانند، سلول هاي تخصص يافته ايجاد كنند. فرايند ايجاد سلول هاي تخصصي از سلول هاي غير تخصصي را تمايز مي نامند. دانشمندان در حال حاضر، در ابتداي درك علائم داخلی وخارجی سلول ها هستند، كه موجب تمايز سلول بنيادي مي شوند. علائم داخلي به وسيله ژن هاي سلول كنترل مي شوند كه در طي رشته هاي DNA پراكنده هستند و دستورات رمز شده براي تمام ساختارها و عملكردهاي يك سلول را در خود دارد. علائم خاص تمايز سلولي شامل مواد شيميائي ترشح شده به وسيلة سلول هاي ديگر، تماس فيزيكي با سلول هاي اطراف و برخي سلول ها در محيط مي باشد.
تواناييهاي سلولهاي بنيادي:
پروسه تمايز كمك خواهد كرد كه سلولهاي بنيادي بتوانند نقش هاي مختلفي را در بدن ايفا كنند.سلولهاي بنيادي از لحاظ توانايي تمايز به سه دسته تقسيم مي شوند.
1- سلولهاي بنيادي توتي پوتنت (Totipotent) اين سلولها داراي استعداد نا محدود هستند و توانايي تبديل شدن به سلولهاي سازنده پرده هاي جنيني و تمام انواع سلولهاي موجود در بدن و همچنين توانايي تبديل شدن به سلولي مثل خودش را دارد مانند سلولهاي بنيادي جنيني اوليه.
2- سلولهاي بنيادي پلوري پوتنت (Pluripotent Stem cells)
اين سلولها توانايي تبديل شدن به اكثر و نه همه بافنهاي يك موجود زنده را دارند مانند سلولهاي توده سلولي داخلي جنين در مرحله بلاستئسيست.
دو دسته سلولهاي بنيادي ذكر شده ، سلول بنيادي جنيني گفته مي شود چون فقط در جنين وجود دارند.
3- سلولهاي بنيادي مولتي پوتنت (Multi potent)
اين سلولها قابل تبديل و تكامل به گروهي از انواع سلولها هستنند كه داراي عملكرد مشابه باشند، مثل سلولهاي بنيادي خونساز. به اين دسته از سلولهاي بنيادي، سلولهاي بنيادي بالغين نيز گفته مي شود زيرا در انسان يا جانور پس از تولد نيز وجود دارد.
تمايز سلولهاي بنيادي به سلولهاي پوست:
پوست ارگاني است كه دائما در حال بازسازي خودش مي باشد. در پوست سلولهاي مختلفي وجود دارندبنابراين سيگنالهايي كه به سلولهاي بنيادي مي رسد بايد به سلول بنيادي بگويد كه دقيقا تبديل به كدام نوع سلول پوستي شود.
بطور مثال سيگنال به سلول بنيادي مي گويد كه به سلول كراتينوسيت تبديل شود (كراتينوسيت سلولي است كه لايه خشن بيروني پوست را مي سازد) براي تمايز به سلول كراتينوسيت، سلول بنيادي از عميقترين و پاين ترين لايه سطح پوست شروع به تمايز ميكند و به تدريج به سمت لايه هاي سطحي تر پوست مي آيدو قبل از اينكه به سطح پوست برسد هسته اش را از دست مي دهد و مي ميرد.ولي همين سلولهاي مرذه در لايه خارجي پوست از سلولهاي  پايين تر محافظت مي كنند و بعد از گذشت سي روز سلول مرده از سطح پوست جدا مي شود و سلول ديگري جاي آن را مي گيرد.
تمايز سلولهاي بنيادي به سلولهاي استخواني:
شايد شما فكر كنيد كه سلولهاي استخواني سلولهاي مرده اي در بدن هستند و فقط مسئوليت حفظ چارچوب بدن را بر عهده دارند ولي اين سلولها در بدن در هر زماني در حال كار كردن هستند تا به رشد استخوانها و تعمير و بازسازي آنها كمك كنند.
در هنگام تمايز سلول بنيادي تبديل به يك استئو بلاست مي شود استئو بلاست ها مثل كارگران ساختماني هستند كه قبل از تولد در استخوانها داربست اصلي استخوانها را مي سازند و دوستان آنها سلولهاي استئو كلاست نام دارند كه دائما در حال نو سازي و بازسازي استخوانها و قوي نگه داشتن آنها مي باشند.
تمايز سلولهاي بنيادي به سلولهاي قرمز خون:
بدن هميشه در حال ساخت سلولهاي جديد خوني است. فاكتورهاي ساخت سلولهاي خوني بدن داخل استخوانها و مغز استخوان قرار دارند.
سلولهاي بنبنادي چندين مرحله را در سير تمايز به سلولهاي قرمز خون مي گذراننندو وقتي كه بالغ شدند مقدار زيادي همو گلوبين مي سازند. همو گلوبين پروتئني است كه اكسيژن را در بدن به بافتها منتقل مي كند.
قبل از اينكه تمايز تمام شود سلولهاي بنيادي هسته خود را از دست مي دهند اما مي توانند بدون هسته هم ادامه حيات داشته باشد.
سلول قرمز خون به مدت چهار ماه در گردش خون محيطي ما زندگي مي كند قبل از اينكه به وسيله سلول خوني جديد جايگزين شود.
تمايز سلول بنيادي به سلول عصبي:
بدن ما بيشتر سلولهاي عصبي اش را قبل از تولد مي سازد و بعد از تولد ديگر نمي توانند تقسيم شوند.
سلولهاي عصبي بايد دائما فعاليت داشته باشند. كار سلولهاي عصبي اين است كه پيامهاي عصبي را به مغز برسانند و مجددا پيامها را از مغز به ارگانهاي بدن بر گردانند.در حقيقت سلول عصبي مانند يك خط تلفن است.
اين سلولها قسمت هاي مختلفي دارند كه شامل دندريت و آكسون هم مي باشد دندريتها پيامهاي عصبي را از سلول مي گيرند و قسمت ديگر آكسون ناميده مي شود كه پيامهاي عصبي را به سلول بعدي انتقال مي دهد.
بعضي سلولهاي عصبي گاهي تا حد يك متر رشد مي كنند.
تمايز سلولهاي بنيادي به سلولهاي عضلاني اسكلتي:
سلول بنيادي مي تواند به يك ميو بلاست تبديل شود. ميو بلاست سلول سازنده عضلات مي باشد.
ميو بلاست ها به تعداد فراوان تقسيم مي شوند تا زماني كه تعداد زيادي از آنها ساخته شوند سپس به هم متصل مي شوندتا ميوتوپ را بسازند كه يك سلول عضلاني باند و باريك است با تعداد هسته هاي زياد.
گروههاي زيادي از ميو توپ ها با هم جمع مي شوند تا فيبر عضلاني را بسازند.
ميو بلاستها وقتي كه بدن آسيبهاي عضلاني را جايگزين مي كند فعال هستند. ميو بلاستها سلولهايي هستند كه ورزشكاران را قويتر مي كنند و Body Builder ها را بزرگتر.
تمايز سلولهاي بنيادي به سلولهاي قلبي:
يك  قلب صدمه ديده را مي توان با تزريق سلولهاي بنيادي به آن ترميم كرد. طوريكه سلولهاي بنيادي تزريق شده در يك قلب آسيب ديده به سلولهاي ماهيچه اي قلب تكامل مي يابد.سلولهاي بنيادي ماهيچه اي كه ميوبلاست ناميده مي شوند پس از كشت در آزمايشگاه به داخل قلب بيمار قلبي تزريق مي شود . براي اولين بار اين عمل در فرانسه برروي يك بيمار 72 ساله مبتلا به حمله قلبي انجام شد. هرچند كه اين سلولها ازبافت ماهيچه اي اسكلتي جدا شده بودند واز لحاظ ظاهري با اين سلولها شباهت داشتند ولي پس از رشد در قلب پروتئني را ساخته بودند كه مخصوص سلولهاي عضلاني قلبي بود و فعاليتي شبه آنها داشتند.به عقيده دانشمندان ، شرايط محيط قلب باعث اين تغيير عملكرد اين سلولها نشده بود.

انواع سلولهاي بنيادي:
چگونه يك نوزادرشد مي كند تا يك كودك شود؟
چگونه يك كودك رشد مي كند تا تا يك انسان بالغ مي شود؟
بدن انسان دائما در حال بازسازي خودش مي باشدو در طول زندگي وظيفه نگهداري و تعمير خودش را دارد.در اين ميان سلولهاي بنيادي مواد اصلي و پايه اين بازسازي هستند.
همچنان كه در قسمت هاي قبل گفته شد سلولهاي بنيادي مي توانند به انواع سلولها تمايز يابند مثل سلولهاي عصبي و عضلاني و استخواني وپوستي.
بدن ما چندين نوع از سلولهاي بنيادي را براي انجام دادن اين وظايف به خدمت مي گيردكه شامل :
1- سلولهاي بنيادي جنيني اوليه
اولين مرحله در ساخت انسان وقتي است كه تخمهاي جديد بارور بوجود مي آيند و شروع به تقسيم شدن مي كنند و گروهي از سلولهاي بنيادي را مي سازند كه امبريو ناميده مي شود. اين سلولهاي بنيادي اوليه داراي خاصيت تبدبل به هر نوع سلول را در بدن دارند. كه اصطلاح علمي آنها داراي خاصيت Toti potent هستند . Toti كلمه اي است به زبان لاتين كه معناي همه را مي دهد.
سلولهاي بنيادي جنيني بلاستوسيست:
هفت روز پس از باروري يك ساختمان گرد و توپي شكل ساخته مي شود كه بلاستوسيست نام دارد. جنين در اين مرحله بلاستوسيست ناميده مي شود و شامل دو دسته سلول مي باشد:1- سلولهاي بنيادي جنيني كه توده سلولي داخلي را مي سازندكه نهايتا به جنين تبديل مي شود 2- سلولهاي تروفوبلاست لايه خارجي توپ را مي سازند كه سر انجام به جفت تبديل مي شود كه مواد مغذي جنين را فراهم مي كند
سلولهاي بنيادي جنيني در بلاستوسيست داراي خاصيت تبديل به بيشتر انواع سلولها را دارند. در يك جنين در مرحله بلاستوسيست هنوز ويژگيهاي ظاهري بدن انسان تشكيل نشده است.
سلولهاي بنيادي فتال:
بعد از هشت هفته رشد، جنين تبديل به يك فتوس ميشود كه فتوس ظاهري شبيه انسان دارد. سلولهاي بنيادي  در فتوس مسئول بوجود آمدن و تمايز همه بافتهاي قبل از تولد هستند. سلولهاي بنيادي فتال توانايي تبديل به بيشتر انواع سولها را در بدن دارند.
سلولهاي بنيادي بند ناف:
قبل از تولد بند ناف به مانند رگ حياتي براي جنين است كه مواد غذايي و اكسيژن و خون غني را از جفت به جنين مي رساند. بعد از تولد بند ناف از جنيني جدا مي شود.
خون بند ناف حاوي سلولهاي بنيادي است كه به طور ژنتيكي مطابق با نوزاد متولد شده مي باشند
سلولهاي بند ناف داراي خاصيت Multipotent هستند يعني اينكه آنها مي توانند تبدبل به فقط طيف محدودي از انواع سلولها شوند
Multi كلمه اي لاتين مي باشد كه معني خيلي يا زياد را مي دهد
سلولهاي بنيادي بالغين:.
اين اسم يك اسم گمراه كننده مي باشد زيرا كودكان و نوزادان هم اين سلولها را دارند. اين سلولهاي بنيادي در بافتهاي از پيش ساخته شده وجود دارند و رشدشان را ادامه مي دهند . مشابه سلولهاي بنيادي بند ناف و سلولهاي بنيادي بالغين اين سلولها داراي خاصيت Multipotent هستند.
هدف از تحقيقات روي سلولهاي بنيادي چيست؟
جرا ما براي هميشه زندگي نمي كنيم؟
زيرا ما بيمار مي شويم
ريرا ما پير مي شويم
زيرا ما آسيب مي بينيم و نمي توانيم آن را بازسازي كنيم.
همه اين جوابها صحيح مي باشدو هر كدام از اين موارد از يك نقص بدن  و ناتواني بدن در رشد يا نگهداري و تعمير و بازسازي خودش و كاركردهايي كه وابسته به سلولهاي بنيادي ماست  ناشي مي شود.
ما در قسمتهاي قبل ذكر كرديم كه چگونه سلولهاي بنيادي مواد اصلي و پايه براي ساخت بدن را تشكيل مي دهند كه اين آنها را كانديداي خوبي براي ساخت بافتهايي مي كند كه با آسيب يا بيماري صدمه ديده اند.
براي سالها، محققان بيولوژي سلولهاي بنيادي را مطالعه كردند تا دريافتند كه چگونه تحقيقات را پيشرفت دهندو روشهاي جديد درمان بيماريها را دريابند

سلول بنیادی

سلول‌های بنیادی جنینی موش

سلول بنیادی یا بُن‌یاخته‌ یاخته‌های اولیه‌ای هستند که توانایی تبدیل و تمایز به انواع مختلف سلول‌های دیگر را دارند و از آنها می‌توان در تولید سلول‌ها و نهایتاً بافت‌های مختلف دیگر استفاده کرد.

منابع اصلی سلول‌های بنیادی شامل: مغز استخوان، بند ناف و جفت می‌باشد. امروزه استفاده از این سلول‌ها جهت ترمیم بافت‌های آسیب دیده در حال گسترش است.

جالب اینکه سلول‌های بنیادی پرتوان (چند پتانسیلی) هستند یعنی قابلیت تبدیل به بافت‌های مختلف را دارند اعم از بافت عصبی، بافت ماهیچه‌ای، بافت پوششی و غیره. که این توانایی محور اصلی توجه به سلول‌های بنیادی است.

مزیت اصلی بن‌یاخته‌های بند ناف این است که بسیار اولیه بوده و توان تمایز بالایی دارند. همچنین سلول‌های بنیادی گرفته شده از مغز استخوان (BMSCs) توان تمایز بالایی دارند.

ویژگی‌های سلول‌های بنیادی

• توان نوسازی: سلول‌های بنیادی سلول‌های نامتمایزی هستند که توانایی تکثیر نامحدود خود را دارند و در حالت نامتمایز باقی بمانند.

• پرتوانی: سلول‌های بنیادی قادر به ایجاد هر نوع سلولی در بدن هستند. آنها می‌توانند تحت تأثیر فاکتورهای رشد مختلف در محیط کشت به سلول‌هایی با عملکردهای اختصاصی مانند سلول‌های ماهیچه‌ای قلب یا سلول‌های تولیدکننده انسولین در پانکراس و... تبدیل شوند.

انواع سلول‌های بنیادی

• سلول‌های بنیادی جنینی: این سلول‌ها از جنین‌های ۴ یا پنج روزه که از تخم‌های آزمایشگاهی بارور می‌شوند به دست می‌آیند و در محیط آزمایشگاهی در محیط کشت‌های اختصاصی رشد داده می‌شوند.

• سلول‌های بنیادی بالغین: سلول‌های بنیادی بالغین، سلول‌های نامتمایزی هستند که در بین سلول‌های تمایز یافته بافت‌ها و اندام‌های بدن یافت می‌شوند و توانایی نوسازی و تمایز به انواع سلول‌های اختصاصی اصلی بافت یا اندام را دارند. نقش‌های اولیه این سلول‌ها در یک ارگان زنده شامل حمایت کردن و تعمیر بافت‌هایی است که از آنها به دست می‌آیند.

• سلول های بنیادی خون بند ناف: خون بند ناف خونی است که پس از تولد در بند ناف و جفت باقی می ماند و همراه آن به دور انداخته می شود. این خون علاوه بر سلول های خونی منبعی غنی از سلول های بنیادی خون ساز است. سلول های بنیادی خون ساز می توانند با جایگزین شدن در مغز استخوان فرد بیمار، تامین کننده سلول های خونی جدید باشند. ویژگی مهم سلول های خونی بند ناف عدم تکامل سلول های خونی از جمله لنفوسیت های آن است که در نتیجه احتمال رد پیوندهای انجام شده با این سلول ها در مقایسه با پیوندهای مغز استخوان بسیار کمتر خواهد بود. مطالعات آزمایشگاهی نشان داده اند که سلول های بنیادی خونساز توانایی تمایز به سایر سلول ها را نیز دارند که می توانند افق جدیدی را برای درمان بیماری ها در آینده ای نه چندان دور ترسیم کنند.

کشت سلول‌های بنیادی

جنین ۳ تا ۵ روزه را بلاستوسیست می‌نامند. یک بلاستوسیست توده‌ای مشکل از ۱۰۰ سلول و یا بیشتر است. سلولهای بنیادی سلولهای درونی بلاستوسیست هستند که در نهایت به هر سلول، بافت و اندام درون بدن تبدیل می‌شوند.

رشد سلول‌های بنیادی در محیط آزمایشگاه را اصطلاحا کشت سلولی می‌نامند.در واقع جدا کردن سلول‌های بنیادی جنینی از طریق انتقال سطح داخلی بلاستوسیست به یک ظرف کشت آزمایشگاهی پلاستیکی که شامل یک بستر تغذیه‌ای به نام محیط کشت می‌باشد انجام می‌گیرد. تقسیم و ازدیاد سلول‌ها بر روی سطح این ظرف انجام می‌گیرد. سطح داخلی این ظرف معمولاً به وسیله سلول‌های پوست جنین موش پوشیده شده‌است. این سلول‌ها قادر به تقسیم شدن نیستند. به این لایه پوشاننده سلولی در اصطلاح لایه تغذیه‌ای (feeder layer) گفته می‌شود. دلیل استفاده از این سلول‌ها فراهم آوردن یک سطح طبیعی به منظور چسپیدن سلول‌های بنیادی به آن و عدم جداشدنشان است. در ضمن سلول‌های این لایه مواد مغذی را به داخل محیط کشت رها می‌کنند.

پس از چند روز سلول‌های کشت داده شده شروع به رشد و تقسیم شدن در این محیط می‌کنند. هنگامی که این عمل انجام گرفت سلول‌های کشت داده شده که زیاد شده‌اند را از این محیط برداشته و به محیطهای تازه کشت منتقل می‌دهند. پروسه کشت مجدد سلول‌ها بارها و بارها برای چندین مرتبه و به مدت چندین ماه تکرار می‌شود. بعد از ۶ ماه یا بیشتر ۳۰ سلول اولیه تبدیل به هزاران میلیون سلول بنیادی جنینی می‌شوند. سلول‌هایی را که در این دوره ۶ ماه و در این محیط کشت مخصوص تقسیم شده و در عین حال تماییز نیابند را پرتوان (pluripoten) می‌نامند.

کاربردهای سلول‌های بنیادی

• بیماران قلبی:

توصیه می‌شود برای افرادی که در مراحل وخیم بیماری قلبی بوده و در انتظار دریافت قلب پیوندی به‌سر می‌برند، در کنار تجویز داروهای سرکوب‌کننده سیستم ایمنی، از روش پیوند سلول‌های بندناف به‌عنوان یک روش کمکی استفاده کرد. بر این اساس، این ایده در دنیا مطرح شده‌است که نمونه

• بیماران کبدی:

در حال حاضر اگر بیماری دچار سرطان کبد باشد، جراح مجبور است برای جلوگیری از انتشار سرطان (متاستاز) به بخش‌های دیگر بدن، بخش سرطانی کبد را نابود کند. برای این منظور معمولاً طی دو عمل جراحی هم‌زمان، خون ناحیه سرطانی کبد را قطع می‌کنند تا بافت آن را بازسازی کنند. شبیه سازی انسان مساله دیگر نیز مورد اختلاف شبیه سازی انسان است.

• درمان ریزش مو
• درمتن قرنیه

خصوصیات سلول های بنیادی

• 1.سلول های تخصص نیافته می باشند که به مدت طولانی از طریق تقسیم سلولی خود را نوسازی می کنند .

بر خلاف سلول های عصبی که معمولاً خودشان را بازسازی نمی کنند این سلول ها ممکن است چندین بار خود را بازسازی کنند، که این پدیده تکثیر کردن نامیده می شود .

• 2.تحت شرایط فیزیولوژیکی یا آزمایشی، می توان آن ها را تحریک کرد تا به سلول هایی با عمل کردهایی ویژه نظیر سلولهای تپنده ماهیچه ی قلب به سلول های انسولین ساز لوزالمعده تبدیل شوند .

 

پزشکان موفق شدند با استفاده از سلول های بنیادی برای یک کودک نای بسازند

با استفاده ازسلول های بنیادی ،   نای  برای یک کودک ساخته شد .

پسربچه ای ۱۱ ساله به تازگی تحت جراحی پیوند نایی قرار گرفت که از سلولهای بنیادین بدن خودش به وجود آمده بود، این اولین بار است که در جهان کودکی تحت چنین جراحی پیوندی قرار می گیرد.

به گزارش خبرنگار سایت پزشکان بدون مرز به نقل از گاردین  ،   این کودک که از زمان تولد از نارسایی گلو رنج می برد قادر به تنفس عادی نبود. پزشکان انگلیسی نای فردی اهدا کننده را که دچار مرگ مغزی شده بود برداشتند و سلول های بنیادی بخشی از بدن کودک را در آن تزریق کردند و سپس نای جدید به دست آمده را به گلوی کودک پیوند زدند.
به کمک سلول های بنیادی بافت های نای به تدریج بازسازی شدند بدون این که احتمال پس زدن عضو وجودداشته باشد.

عملیات بازسازی نای کودک ۱۱ ساله با استفاده از سلولهای بنیادین بدن وی و پیوند آن کاملا موفقیت آمیز بوده و “سیاران فین لینچ” اکنون کاملا بهبود یافته است.

پزشکان در بیمارستان “گریت اورموند” در لندن با استخراج سلولهای مغز استخوان از بدن کودک و تزریق آن به یک نای اهدا شده که تنها ساختار کلی آن برای ساخت نای جدیدی مورد استفاده قرار می گرفت، توانستند این عضو حیاتی بدن را برای کودک بازسازی کنند.

پزشکان این اندام را به بدن کودک پیوند زدند و به سلولهای بنیادین به کار گرفته شده در ساخت آن اجازه دادند که در بدن کودک شکل گرفته و تکامل پیدا کنند تا به این شکل از میزان احتمال پس زده شدن عضو توسط سیستم دفاعی بدن کودک بکاهند پزشکان چهار هفته پیش و پس از مشاهده بازگشت جریان خون به داخل اندام پیوند زده شده، این جراحی را موفقیت آمیز اعلام کردند.

“سیاران” به صورت مادرزاد از اختلال تنگ بودن نای رنج می برد و در سن دو سالگی قطعه فلزی که برای باز نگه داشتن مسیر تنفس در بدنش کار گذاشته شده بود، به نای وی آسیب وارد کرد این اتفاق دوبار برای وی رخ داده است و پس از آن وی در ماه مارچ سال جاری تحت جراحی پیوند قرار گرفت.

دو سال پیش نیز پزشکان اسپانیایی دست به اقدام مشابهی زده بودند اما تفاوت در این بین این است که اسپانیایی ها عضو پیوندی را در آزمایشگاه بازسازی کرده بودند اما در این مورد نای به تدریج پس از پیوند بازسازی شد

پژوهشگران برای اولین بار با استفاده از سلول های پوست انسان ، سلول های کبد ساختند

پژوهشگران برای اولین بار با استفاده از سلول های پوست انسان، سلول های کبدی ساختند. این روش زمینه را برای ابداع درمان های جدید بیماریهای کبدی که هر ساله هزاران نفر را به کام مرگ می کشاند هموار می سازد. 
   
 به گزارش خبرنگار سایت پزشکان بدون مرز به نقل از رویترز ،  دانشمندان دانشگاه ‘کمبریج’ که نتایج مطالعه خود را در مجله Clinical Investigation گزارش دادند، اعلام کرد: آنها برای اجتناب از مسائل اخلاقی بر سر استفاده از سلول های بنیادی جنینی، روش جدیدی کشف کرده اند.

‘تامیر رشید’ از ‘آزمایشگاه طب باززایی کمبریج’ که ریاست این مطالعه را بر عهده دارد گفت: این روش نیاز به استفاده از جنین های انسانی ندارد.

وی افزود: سلول های تولیدی به خوبی سلول های بنیادی جنینی است.
سلول های بنیادی جنینی قدرتمندترین و انعطاف پذیرترین سلول های بنیادی هستند، اما از آنجایی که از جنین های چند روزه انسان گرفته می شوند، استفاده از آنها مورد اختلاف است.
بیماری کبدی پس از بیماری های قلبی عروقی، سرطان، سکته مغزی و تنفسی پنجمین عامل مرگ و میر در کشورهای توسعه یافته است.
این بیماری در آمریکا عامل مرگ ۲۵ هزار نفر در سال است و کارشناسان می گویند میزان تلفات ناشی از بیماری کبد در انگلیس در میان جوانان و افراد میانسال سالانه ۸ تا ۱۰ درصد در حال افزایش است.
رشید گفت: به رغم ۴۰ سال فعالیت دانشمندان تاکنون هرگز قادر نبوده اند که سلول های کبدی را در محیط آزمایشگاه رشد دهند. به همین خاطر تحقیق در زمینه اختلالات کبدی بسیار دشوار است.
وی با اشاره به کمبود اهدای کبد، افزود: ارائه جایگزین هایی به این منظور مورد نیاز مبرم است.
این مطالعه این احتمال را افزایش می دهد که یا با استفاده از داروهای جدید و یا سلول درمانی بتوان جایگزین هایی را به این منظور کشف کرد.
بیماریهای کبد یا ارثی است و یا بر اثر اعتیاد به الکل و یا عفونت هایی مانند هپاتیت ایجاد می شود.
در این مطالعه محققان نمونه های پوست را از هفت بیمار مبتلا به انواع مختلف بیماری های ارثی کبد و سه فرد سالم به عنوان گروه شاهد گرفتند.
سپس سلول های پوستی را طوری برنامه ریزی کردند که به یک نوع سلول بنیادی به نام سلول های بنیادی پرتوان القایی تبدیل شود و سپس آنها را برای تولید سلول های کبدی، برنامه ریزی مجدد کردند.
آنها از همین روش برای تولید سلول های کبدی ‘سالم’ استفاده کردند.
سلول های بنیادی سلول های اصلی بدن هستند و دانشمندان در تلاشند تا روش هایی برای استفاده از آنها به منظور رشد اندامهای جدید ، ترمیم آسیب قلبی یا قطع طناب نخاعی و یا جایگزینی سلول های مغزی آسیب دیده بر اثر سکته مغزی، بیماری آلزایمر یا پارکینسون کشف کنند.
‘مارک تورسز’ متخصص بیماری کبد در ‘کالج امپریال لندن’ درباره این مطالعه گفت: این مطالعه گام بزرگی است که می تواند در آینده به تولید یک منبع بالقوه سلول های جدید کبدی برای بیماران مبتلا به نارسایی کبدی بینجامد.