بخشی از مقاله
چکیده
یکی از معضالت بزرگی که علم پزشکی از دیرباز با آن درگیر بوده است، ارائهی درمان قطعی برای بازسازی بافتهای از کار افتاده و یا معیوب میباشد. امروزه مهندسی بافت به عنوان یک روش درمانی نوین مطرح گردیده است. یکی از نکات کلیدی برای موفقیت در مهندسی بافت انتخاب مواد مناسب برای ساخت داربست است.
از این رو پلیمر طبیعی پکتین به دلیل دارا بودن ویژگی زیست تخریب پذیری خوب و فراوانی آن در طبیعت، به عنوان یک داربست مناسب استفاده شده است. پکتین یکی از مهمترین مواد تولیدکننده ژل میباشند. درجهی استریفیکاسیون عامل کلیدی در خواص رئولوژی و فیزیکوشیمیایی پکتین است. به عبارتی توانایی پکتین در تشکیل ژل به درجهی استریفیکاسیون آن بستگی دارد. در این مقاله سعی شده است که عالوه بر آشنایی با خواص پکتین، یک چشمانداز کلی از این پلیمر طبیعی در مهندسی بافت نشان داده شود.
.1 مقدمه
تهیهی مربا و ژله که از سال 1750 از سیب، موز و به، که در » شرکت خانوادگی زنان خانهدار « توسط آنها ژالتین پکتین به وفور یافت میشود، شروع شده است .نخستین بار در سال 1221، یک شیمیدان و داروساز فرانسوی به نام هنری براکونات، پکتین را جداسازی و معرفی کرد. تولیدکنندگان تجاری پکتین، به دنبال یافتن منابع غنی پکتین افتادند. در آلمان تولیدکنندگان آبمیوه، ضایعات سیب را خشک کرده و به تولیدکنندگان مربا فروختند.
این تولیدکنندگان نیز به نوبهی خود این ضایعات را در آب جوشانده و ژلهی میوهای تولید کردند. اولین پکتین مایع تجاری در سال 1908 در آلمان تولید و فرآیند به سرعت به آمریکا رسید و به عنوان الگویی توسط شرکت داگاس پیش رو گرفته شد .در دهههای 1920 و 1930، کارخانهها این ماده را به صورت تجاری از تفالهی خشک شدهی سیب و پوست مرکبات تهیه کردند. این شیوه رفته رفته در آمریکا رواج پیدا کرد و سپس وارد اروپا شد.
در سالهای اخیر مراکز تولید پکتین دوباره روانهی اروپا شد و از آنجا به کشورهای مادر تولیدکنندهی آبمیوه، یعنی مکزیک و برزیل وارد شد. تغییرات در ساختار و محل تجمع تولید این محصول همچنان ادامه دارد. اما در هر حال، جهت تاسیس کارخانهای برای تولید این محصول سرمایهگذاری هنگفتی با صرفهی اقتصادی و همچنین منابع سرشار از مادهی اولیه نیاز است.]1[
نارسایی ارگانلها و از بین رفتن بافتهای بدن از جمله مشکالت بشر است. متداولترین شیوه در درمان این نوع بافتها روش سنتی، پیوند عضو است، که خود مشکالت عدیدهای را به دنبال دارد. از جملهی این مشکالت میتوان به کمبود عضو اهدائی، هزینههای باال و اثرات جانبی حاصل از پیوند بافت بیگانه که مهمترین آنها همان پس زنی بافت توسط بدن پذیرنده است اشاره کرد. این محدودیت ها دانشمندان را بر آن داشت تا به دنبال یک راه حل مناسب برای این معضل باشند.]1[
امروزه مهندسی بافت به عنوان یک روش درمانی نوین، جایگزینی برای روشهای مرسوم پیوند مطرح گردیده است. از مزیتهای مهندسی بافت می توان به عدم نیاز به اهدا کننده و همچنین عدم امکان قبول نکردن بافت توسط بدن اشاره نمود. مهندسی بافت از طریق به کارگیری ابزار زیستی مثل سلولهای نرمال یا تغییر یافته همراه با ابزارهای سینتتیک مؤثر مانند مواد زیستی مناسب برای طراحی داربست، موجب حفظ، ترمیم، بازسازی و نیز بهبود عملکرد بافت میشود، که در دو دهه اخیر پیشرفتهای زیادی در این زمینه حاصل شده است3[،.]4
در مهندسی بافت یک ماده متخلخل به عنوان ماتریکس خارج سلولی یا داربست برای رشد سلولها تهیه شده و سپس عوامل رشد و سلولها بر روی آن قرار میگیرند. پس از رشد مناسب سلول ها در فضای متخلخل داربست، از محیط آزمایشگاه به داخل بدن موجود زنده منتقل میشود. به تدریج رگها به داخل داربست توسعه یافته و سلولها را تغذیه مینمایند. سلولها توسط پیغامهایی که از سوی داربست و سلولهایی که روی آن قرار دارند، مورد تحریک قرار گرفته و در نهایت بافت خود را بازسازی مینمایند.
.2 پکتین و خواص آن
.2-1 ساختار پکتین
ساختار اصلی مولکولی پکتین شامل واحدهای اسید گاالکتورونیک و اسید گاالکترونیک متیل استر است که به صورت زنجیره-هایی پلیساکاریدی خطی در کنار هم قرار گرفتهاند و معموال بر اساس درجهی استری بودنشان دستهبندی میشوند.]41[ پکتین حداقل از سه حوزه - قلمرو - ی پلیساکاریدی تشکیل شده است: هموگاالکتورنان - Homogalacturonan - که به اختصار HGA گویند. رامنوگاالکتوران - Rhamnogalacturonan - I که به اختصار RG- I گویند. رامنوگاالکتوران - Rhamnogalacturonan - II و اختصار آن RG- II است.
بخش عمدهی پلیساکاریدی پکتین HGA است که شامل پیوند -1- 4 از نوع α D گاالکتورونیک اسید که به طور جزئی در کربن 6 متیل استریفیکاسه شده و گاهی ممکن است در اکسیژن 2 یا 3 به طور جزئی استیل استریفیکاسه شده باشد، میباشد. HGA دارای دنبالهای متشکل از حدود 100 تا GalA است همچنین کشف شده است که نواحی کوچکتر HGA بین دیگر پی ساکاریدهای پکتین پراکندهاند.
متیله نشدن کربن 6 در دنبالههای گاالکتیورونیک اسید HGA سبب ایجاد بار منفی در آن میشود که میتواند با کلسیم پیوند یونی بدهد که منجر به شکل گیری یک ژل پایدار با دیگر مولکولهای پکتین میشود. گاهی ساختار فرضی برای کمپلکس در محیط In vitro در نظر میگیرند که به آن مدل جعبه تخم مرغی گویند. این مدل در شکل 2 نشان داده شده است.
در RG II به ستون گاالکترونان خوشه هایی از زنجیرههای جانبی پیچیده به مکانهای O-2 یا O-3 متصل شدهاند. این زنجیرههای جانبی از 12 نوع گلیکوزیل ساخته شدهاند که دست کم با 22 پیوند گلیکوزیدی مختلف به هم متصل شدهاند. برخی از استخالفات گلیکوزیلی و پیوندهای گلیکوزیدی که در زنجیره جانبی RG II یافت میشوند کمیاب بوده و جزو پلی ساکاریدهای گیاهی منحصر به فرد بشمار میآیند. با وجود پیچیدگی RG II ، ساختمان آن در میان گیاهان آوندی به میزان زیادی حفظ شده است.
RG II به عنوان یک دایمر میانی با یون بور در اتصال با شاخه قرار دارد. بور یک عنصر ریز مغذی ضروری برای گیاهان است که نقش مهمی در دایمری شدن RG II و تضمین یکپارچگی دیواره سلولی بازی میکند. اگرچه RG II جزء کوچکی از پکتین است اما به نظر میرسد که نقش ضروری دارد، و این ممکن است دلیل اصلی باشد که موتانتهایی با RG II مختلف بسیار کم شناسایی شدهاند. اگرچه ژنهای زیادی در بیوسنتز RG II شرکت دارند.
RG I تنها نوعی از پکتین است که از ستون خالص گاالکترونان ساخته نشده است .بلکه یک شاخه پلیمر با ستونی از دی ساکارید تکرار شونده است - شامل گاالکترونیک اسید و رامنوز - . بر خالف RG II ، ساختار زنجیره جانبی RG I در بین گیاهان میتواند بسیار متفاوت و طویل باشد .حتی یک مدل پیشنهاد میکند که HGA و جانشینهای مختلفش یک زنجیرهی جانبی RG Iهستند5[،.]1 باید خاطر نشان شد که ساختمان پکتین در طی روشهای مختلف استخراجش، دچار تغییرات ساختاری قابل توجهی خواهد شد.]1[
