مشكل فني: مهم ترين عمل مثانه علاوه بر ذخيره كردن ادرار حفظ تركيب اصلي ادرار مي باشد. سلولهاي اوروتليال براي انجام اين كار دااري ويژگيهاي منحصر فه فردي مي باشند. سلولهاي يوروتليوم بصورت بسيار محكم و نفوذناپذير از طريق tight junction بهم متصل شده اند. تحقيقات مختلف نشان داده كه تغيير در محتواي يوني ماده ذخيره شده در مثانه و همچنين تغيير در اسولاليتي و PH مي تواند سبب تغيير در ميزان نفوذپذيري ديواره يوروتليوم شود. تحقيقات اخير بر روي بافت مثانه نشان داده كه رسپتورهاي مختلف براي انواع نوروترانسيترها از جمله انواع كولينرژيك ، آدرنوژيك پورنيژريك و رسپتورهاي وانيلوييد در سطح سلولهاي يوروتليال وجود دارند كه مي توانند براي مداخله دارويي جهت درمان مشكلات عملكردي مثانه موثر واقع شوند. با توجه به اين يافته ها تجويز مستقيم داروها به داخل مثانه براي درمان بيماريهاي مختلف مثانه از جمله Superficial Bladder Cancer و Detrusor Overactivity Neurogenic بكار گرفته شد. استفاده از اين روش مي تواند بطور چشمگيري ميزان عوارض systemic ناشي از تجويز خوراكي داروها را كاهش دهد. ميزان جذب دارو از طريق ديواره مثانه و غلظت دارو در target site مهم ترين نقش را در ميزان اثر بخشي دارو در روش تلقيح Intravesical دارا مي باشند. در نمونه هاي انساني BTX-A سبب كاهش تعداد اعصاب آوران واقع در اوروتليوم شده است. مطالعات كلينيكي نشان داده اند كه تزريق داخل مثانه اي BTX-A سبب بهبود چشمگيري علائم Subjective بيماران مبتلا به OAB و نيز تغييرات قابل ملاحظه در پارامترهاي Uroflowmetric شده است. راه حل: تزريق اكسي بوتينين با استفاده از روشي EMDA در بيماران مبتلا به OAB نتايج بسيار اميدواركننده اي داشته و با كاهش تعداد و طول مدت انقباضات ناخواسته مثانه ودترسور در اين بيماران همراه بوده است. به نظر مي رسد با استفاده از روش EMDA در تزريق BTX-A مي توان با افزايش نفوذپذيري وارد د داخل بافت مثانه دترسور ميزان و طول مدت اثربخشي اين دارو در درمان بيماران OAS را افزايش داد. كاربرد: از تجويز داخل مثانه اي بوتولونيوم توكسين A به روش EMDA مي توان در انواع مختلفي از علل اورولوژيك بي اختياري ادراري و بيماران با ضايعات نخاعي سود جست. توضيح مهم اين اختراع نقشه فني و يا فرمولاسيوني ندارد بلكه يك روش نوين است كه درباره آن در بخش كاربرد و روش اجرائي بطور روشن و مفصل توضيح داده شده است.

مشكل فني: آسيب به اعصاب محيطي يكي از مشكلات شايع مي باشد به طوريكه 2.8% بيماران تروما ديد با آسيب اعصاب محيطي همراه اند در ايالت متحده امريكا سالانه 200000 عمل ترميم عصب انجام مي شود. از آنجاييكه سلول هاي بالغ عصبي توانايي تقسيم شدن را ندارند ترميم اعصاب محيطي يك فرايند پيچيده مي باشد. ترميم اعصاب محيطي از طريق هم تراز قرار دادن و دوختن فاسيكل هاي عصب منجر به كاهش كشش در محل آسيب و تسريع بازگشت عصب آسيب ديده و بهبود عملكرد آن مي شود. ماتريكس عصبي آسلولار شده مشتق از اعصاب محيطي مي تواند كانال مناسبي براي هدايت بازسازي عصب باشد ولي از اين جهخت كه بسياري از روش هاي آسلولار همراه با آسيب داربست يا از بين بردن ناكامل سلول هاي عصبي همراه مي باشند. منجر به ايجاد پاسخ ايمني عليه بقاياي سلولي مي شود و در ترميم عصب اختلال ايجاد مي كند بنابراين بر آن شديم تا با مقايسه ي تكنيك هاي مختلف آسلولاريزاسيون داربستي ايده آل را جهت تسريع و بهبود برگشتن عملكرد عصب فراهم كنيم. راه حل بايد در آسلولار كردن از روشي استفاده كرد كه ضمن موثر بودن در ترميم عصب آسيب ديده عليه بقاياي سلولي پاسخ ايمني ايجاد بكند در حال حاضر ما به اين روش دست پيدا كرده ايم. كاربرد ترميم اعصاب محيطي انساني از طريق مهندسي بافت اعصاب محيطي همراه با كاهش ريسك رد پيوند عفونت ناسازگاري عملكردي همچنين استفاده از بافت آسلولار شده عصب به عنوان يك داربست مناسب جهت كشت رده هاي سلولي مورد توضيح مهم اين اختراع نقشه فني و يا فرمولاسيوني ندارد بلكه يك روش نوين است كه درباره آن در بخش كاربرد و روش اجرائي بطور روشن و مفصل توضيح داده شده است.

خلاصه ضرورت اجرا و اهداف كاربردي اختراع : يكي از رويكردهاي بسيار مهم پزشكي،پيوند بافت به عنوان روشي براي جايگزين كردن بافت هاي آسيب ديده است.اين روش با وجود پيشرفت هاي بسيار هنوز با مشكلات فراواني مانندالتهاب،از هم گسيختگي بافت،ايجاد اسكار،كلسيفيكاسيون(سخت شدن بافت)،انسداد و رد پيوند روبرو است.تلاش به منظور توليد بافت ايده آل جهت پيوند سال هاست كه در حال انجام است.مهندسي بافت علمي است كه در اين زمينه بسيار كمك كننده است، با اين وجود عقيده بر اين است كه بافت ايده ال هنوز توليد نشده است. در مهندسي بافت از اصول مهندسي و علوم زيستي به منظور يافتن جايگزين مناسب براي بافت هاي صدمه ديده استفاده مي شود. در پروسه هاي پيوند معمولا بافت اتولوگ مورد استفاده قرار مي گيرد و هدف كاهش مشكلات رد پيوند و تسهيل شرايط براي بقاي بافت است. زماني كه بافت مناسب براي پيوند وجود نداشته باشد و يا ذخيره ي بافت خود فرد پايان يابد،ناگزير از استفاده از جايگزين هستيم.اين جايگزين ها عبارتند از:مواد سنتتيك،بافت و محصولات بافتي حيواني و بافت هاي آلوژنيك اهدا شده توسط افراد ديگر. هر يك از اين روش ها با مشكلات فراواني روبرواست و مهم ترين آن ها رد پيوند مي باشد. Acellularization يكي از روش هاي مورد استفاده در مهندسي بافت است كه امروزه در توليد بافت هاي مناسب پيوند بسيار كاربرد دارد.در اين پروسه با استفاده از تركيبي از روش هاي مختلف ،سعي در حذف اجزاء سلولي موجود در بافت علي رغم حفظ ويژگي هاي ساختاري و مكانيكي آن مي شود.پس از پايان مراحل scaffold باقي مي ماند كه شامل اجزاء ساختاري ماتريكس خارج سلولي است و از آن جا كه اين اجزاءدر بين گونه هاي مختلف تغييرات چنداني ندارند،باعث ايجاد پاسخ ايمونولوژيك نمي شوند.در مراحل بعدبافت به دو صورت مي تواند مورد استفاده قرار گيرد:بافت فاقد سلول و بافت حاوي سلول.در روش دوم از سلول هاي خود ميزبان به منظور كشت بر روي بافت استفاده شده و سپس به فرد پيوند زده مي شود.پس از مدتي scffold موجود با مواد ساخته و ترشح شده توسط سلول هاي در حال رشددر داخل آن جايگزين مي گردد. روش هاي مورد استفاده در acellularization بر اساس نوع بافت و منشا آن متفاوت هستند.معمولا تركيبي از روش هاي مكانيكي ،شيميايي و آنزيمي مورد استفاده قرار مي گيرد.مواد مورد استفاده پس از پايان مراحل بايد به طور كامل از scaffold پاك شوند. آنچه در اين جا مطرح مي شودacellularization كولون است.هدف از اين كار توليد scaffold مناسبي جهت پيوند است. در اين فرايند روشي جهت acellularization بافت كولون،علي رغم حفظ ويژگي هاي مكانيكي و ساختاري آن ارائه خواهد شد.چنين فرايندي تا كنون گزارش نشده است.

با توجه به روند رو به افزايش بيماريهاي كليوي، يافتن روشي مناسب به منظور درمان موثر اين بيماران ضروري به نظر ميرسد. Analgesic Nephropathy يكي از عواملي است كه مي تواند منجر به ESDR شود. آسيب هاي توكسيك و ايسكميك ميتوانند موجب نارسايي حاد كليه شوند كه اكثرا خود را با تابلوي نكروز حاد توبولي نشان مي دهد. بعد از اين آسيب پاسخ regenerative كليه موجب بازگشت عملكرد كليه ميشود. سلولهاي جديد بايد جايگزين سلول هاي آسيب ديده شوند. منشا اين سلول هاي جديد احتمالا سلولهاي توبولي مجاوري است كه كمتر آسيب ديده اند. هم چنين سلول هاي نشات گرفته از مغز استخوان و سلول هاي بنيادي موجود در كليه نيز ميتوانند منشا احتمالي سلول هاي آسيب ديده باشند. با وجود تمام پيشرفت هاي اخير در زمينه پيوند كليه allograft هنوز هم رد حاد و مزمن كليه از علل اصلي (ESRD) end-stage renal failure محسوب مي شود. رشته مهندسي نسج (tissue engineering) امكاناتي را فراهم آورده است تا بافتهايي با منشا بيولوژيك را آسلولاريزه كنند تا واكنش ايمنوآلرژيك آن و reject پيوند به حداقل برسد. در جديدترين يافته هاي اين علم، همين scaffoldها را نيز cell- seeding كرده و به عبارتي توسط اندوتليال سل ياstem cell با منشا بيولوژيك مي پوشانند تا به تدريج اندوتلياليزه شده و كمترين عوارض را داشته باشند. بنابراين، ساخت بافت كليه مهندسي شده ضروري به نظر ميرسد. بنابراين لازم است بافت كليه به گونه اي آسلولار شود كه داراي مزيت هاي متعدد در مقايسه با ساير روش هاي آسلولار باشد .

داربست هاي حياتي (Biologic scaffolds) كه با دسلولار كردن بافتها تهيه مي شوند ، با موفقيت در مطالعات متعدد مهندسي بافت و پزشكي استفاده شده اند. از اين داربست ها استفاده هاي گوناگوني مي شود از جمله از اين داربست ها براي مرمت و اصلاح بافت (Tissue repair)، به شكل اول برگرداندن و احياي بافت بيمار يا آسيب ديده (restoration) ,اضافه كردن (augmentation)و بازسازي (regeneration)بافت ها مي توان استفاده كرد. از مصارف مهم ديگر اين داربست ها ، استفاده در پيوند اعضا مي باشد . ساخت ارگاني مصنوعي با استفاده از ارگان دسلولاريزه شده از همان نوع ، باعث به وجود آمدن عملكردي مشابه ارگان اصلي مي شود زيرا داراي ساختار اينترستيشيال ، اندازه و شكل مشابه است كه به سلول ها كه در آن قرار خواهند گرفت اين امكان را مي دهد كه با همان شكل و ساختار كه در ارگان اوليه و اصلي وجود دارد، شكل بگيرندوعملكرد داشته باشند. علت نياز به دسلولاريزه كردن ارگان اينست كه آنتي ژن هاي سلولي ( چه انساني چه حيواني )به عنوان عامل خارجي توسط ميزبان شناخته مي شوند و بنابراين باعث ايجاد پاسخ اتهابي و يا پس زدن بافت پيوندي بواسطه ايمني مي شوند . اما تركيبات ماتريكس خارج سلولي (ECM) كه در واقع به عنوان داربست هاي سه بعدي(three dimentional scaffolds) از آنها ياد مي شود در ميان گونه هاي مختلف مشابه هستند. (ECM)بافت هاي مختلفي شامل دريچه قلب، رگهاي خوني ، پوست ، اعصاب ، ماهيچه اسكلتي ، تاندون ها ، ليگامان ها ، روده كوچك ، مثانه و كبد براي مهندسي بافت ها و مصارف پزشكي ، مطالعه شده اند. اما هنوز نياز به ساخت انواع داربست ها از انواع ارگانهاي بدن و بافتهاي مختلف به منظور مصارف گوناگون ، احساس مي شود.لازم به ذكر است كه منظور از دسلولار كردن يك بافت زدودن تمام محتواي سلولي و هسته اي از ان بافت مي باشدبطوريكه فقط مخلوطي از پروتئين هاي ساختاري و عملكردي كه ماتريكس خارج سلولي را تشكيل ميدهند باقي بمانند.تعداد روش هاي دسلولاريزاسيون به تعداد بافت هاي مختلف و بسيار متنوع مي باشد.در بررسي متون٬ دسلولار كردن كبد در حد مطالعات Patent & invention بود و بعلاوه در هيچ يك از انها روش پرفيوژن بكار نرفته بود. در اين مطالعه بر آن شديم تا بهترين روش براي دسلولاريزه كردن بافت كبد را با انجام و مقايسه روش هاي مختلف بدست آورده و داربست حياتي از اين ارگان را بسازيم .

حالات متعددي وجود دارد كه باعث آسيب راه هاي هوايي شده و بر توانايي فرد براي نفس كشيدن اثر مي گذارد.بر اساس آمار منتشر شده، بيماري هاي تنفسي، پس از بيماري هاي قلبي عروقي ،دومين عامل مرگ و مير در جهان محسوب مي شود. عوامل گوناگوني مي توانند باعث آسيب به بخش هدايتي دستگاه تنفس شوند. از جمله تروما،آسپيراسيون جسم خارجي،استنوز،سرطان و بيماري هاي عفوني. در مواردي كه بيماري بيش از نيمي از طول ناي را در بزرگسال درگير مي كند، استفاده از استنت هاي تراشه ،t-tube و كانولا بهترين رويكرد براي جراحي راه هاي هوايي است. با اين حال استفاده از اين اعضاي مصنوعي در مواردي دردسر ساز بوده و باعث گرفتاري هاي غير قابل تصحيح و تهديد كننده ي حيات مي شود كه واكنش هاي التهابي، دوام محدود عضو مصنوعي و افزايش حساسيت به عفونت از آن جمله است. براي بيماراني كه در مراحل انتهايي بيماري هستند، درمان انتخابي پيوند زدن عضو است ولي عليرغم پيشرفت هايي كه در جهت ساخت دارو هاي سركوبگر سيستم ايمني حاصل شده است، همچنان مشكل رد پيوند باقي است. محدوديت هاي ديگري كه در اين زمينه وجود دارد احتمال عفونت عضو پيوندي و كمبود ارگان هاي قابل پيوند زدن است. مهندسي بافت به تازگي راه حل هاي جديدي براي حل مشكل اين دسته از بيماران فراهم كرده است.دانشمندان اين رشته امكاناتي فراهم كرده اند تا بافت هايي با منشا بيولوژيك را آسلولاريزه كنند تا واكنش هاي ايمونوآلرژيك عليه آن و رد پيوند به حد اقل برسد. به اين ترتيب ميتوان با حفظ ساختار كلي بيولوژيكي و عملكرد دلخواه، آنتي ژنها و عوامل تحريك كننده ي اضافي را حذف نمود. هدف ما در طراحي اين فرايند برآورد نتايج حاصل از پيوند تراشه ي مهندسي بافت شده است تا از اين طريق بتوان راه را براي پيوند در انسان باز كرد.

بيماريهاي درگير كننده دريچه قلب يكي از عوامل بسيار مهم افزايش موربيديته و مرگ و مير بيماران قلبي در كل جهان هستند. هرچند ترميم دريچه ها به عنوان روش درمان انتخابي پذيرفته شده است، جايگزيني كامل دريچه به يك عامل ضروري در طي سال هاي اخير تبديل شده است. دريچه هاي مكانيكي و بيولوژيك با مشكلاتي نظير ترمبوز و كلسيفيكاسيون وتغييرات ناسازگاري ساختاري مواجه ميشوند كه اين امر ضرورت استفاده از دريچه هاي قلبي آسلولاريزه را روشن ميكند. اين تكنيك احتمال بسياري از عوارض شامل پس زدن پيوند، عفونت و سپسيس، كلسيفيكاسيون، ترومبوز و... را كاهش داده و مي تواند بهبود نتايج اعمال جراحي قلب،افزايش طول عمر بيماران وكاهش مرگ ومير آنان را در پي داشته باشد. در طي سالهاي اخير روش هائي براي مهندسي بافت وآسلولاريزاسيون وآماده سازي دريچه ها براي پيوند بكار گرفته شده است. بااستفاده از تكنيك هاي مختلف آسلولاريزاسيون دريچه هاي قلب، خصوصيات ساختاري دريچه آسلولار شده، اثرات احتمالي آن در بدن گيرنده وويژگيهاي بيومكانيكال بافت مهندسي شده ارزيابي مي شود. با كاشت سلول هاي اندوتليال مي توان با ايجاد بستر مناسب موجبات كاهش عوارض ترميم دريچه ها از قبيل ايجاد ترومبوز و اندوكارديت را فراهم كرد. با بررسي و تائيد اثربخشي نتايج اين مطالعات و دستيابي به روشي مطمئن براي جايگزيني دريچه هاي قلبي بيمار، مي توان اميدوار بود كه امكان رهائي بيماران دريچه اي قلبي از بار سنگين اعمال جراحي گوناگون، هزينه هاي گزاف تحميلي، مداخلات درماني مكرر، عوارض زيان آور داروهاي مصرفي پس از پيوند دريچه هاي مصنوعي، عفونت ها و رد پيوند وعملكرد نامطلوب دريچه هاي مورد استفاده وجود دارد.ابداع دريچه هاي بيولوژيك مهندسي بافت شده و با هدف درمان جراحي انواع بيماري هاي دريچه اي قلبي طراحي شده است.

انفاركت ميوكارد كه از شايعترين و كشنده ترين بيماريها در بزرگسالان است در سالهاي اخير توجه بسياري از متخصصين مهندسين بافت را به خود جلب كرده است.از آنجايي كه كارديوميوسيت هاي بالغ توانايي اندكي براي ترميم خود پس از بروز آسيب دارند و جايگزين شدن ناحيه آسيب ديده با بافت اسكار نتايجي همچون گسترش محدوده ي انفارت شده و ديلاتاسيون بطن چپ را در پي دارد ،روشهاي مختلفي اعم از انواع قلبهاي مصنوعي يا ابزارهاي كمكي و پيوند عضو آزمايش شده كه هيچكدام راه حل مناسبي در طولاني مدت نبوده اند.[1] در همين راستا مهندسي بافت قلب روش موثري براي درمان آسيب هاي ناشي از MI ارائه كرده است .در اين زمينه يافتن يك اسكافولد مناسب براي كاشت كارديوميوسيت ها نيز بسيار مهم و حياتي است. پس از آزمايشهاي بسيار و استفاده از مواد سنتتيك گوناگوني همچون PGA ، ژل كلاژن، ژلاتين و ... ، همچنين غشاهاي بيولوژيكي همچون پريكارذ گاوي و مشاهده اثرات جانبي فراوان اين مواد، دانشمندان ساب موكوساي روده كوچك (SIS) رابه عنوان يك اسكافولد نسبتا مناسب معرفي كرده اند. تا كنون از SIS در مهندسي بافتهايي از جمله روده باريك ،مثانه و سيستم ادراري تحتاني، رگهاي خوني، ديواره شكمي، تاندون، ليگامان، استخوان، پوست ضخيم و ... استفاده شده. از ديگر بافتهاي پر كاربرد در مهندسي بافت مي توان آلودرم را نام برد كه ECM آن براي كاشت سلول بسيار مناسب بوده و تا كنون براي درمان defectهاي پوبيس، سندرم مادرزادي VAN DE WOUDE و ... استفاده شده است. در اين اختراع بيان مي شو دكه بافت آپانديس به دليل Mechanical properties منحصر به فرد خود قابليت جايگزيني هر دو بافت مذكور را داشته و در زمينه مهندسي بافت به عنوان اسكافولد علاوه بر وي‍‍‍ژگي هاي گفته شده از مقاومت بيشتري برخوردار است.

خلاصه: باتوجه به لزوم استفاده از حيوانات در مطالعات مداخله اي علوم پايه لزوم مراقبت از اين حيوانات و بررسي مداوم تغييرات فيزيولوژيك يا پاتولوژيك آن بركسي پوشيده نيست از طرفي با توجه به ضيق وقت ولزوم مراقبت دقيق، استفاده از تكنولوژي هاي به روز در اين حيطه همچون سايرحيطه ها الزامي مي باشد.در اين طرح سعي شده است براي حفظ هرچه بيشتر ملاحظات اخلاقي حيوانات و مراقبت ها و...يك قفسي با امكانات زير ابداع شود: اين قفس مجهز به دو دوربين براي فيلم برداري مداوم مي باشد همچنين اين قفس قادر است طبق برنامه اي كه توسط محقق به كامپيوتر دستگاه داده شده است اقدام به نظافت قفس به صورت اتوماتيك كرده كه هدف ازاين كار علاوه حفظ بهداشت قفس حيوان ،بالا بردن كيفيّت تصاويرو جمع آوري خودكارمدفوع به صورت اتوماتيك مي باشد و همينطور كاهش بوي حيوان خانه كه در اثر پراكندگي بوي مدفوع ايجاد ميشود. همچنين با اين قفس ميتوان ازراه دورتغذيه ي حيوان را مورد كنترل و ميزان اب و غذاي حيوان را كم يا زياد و حتي مانع خوردن و نوشيدن درمواقع لزوم ازجمله پيش از بعضي از جراحي ها شد.. علاوه براين ما ميتوانيم با امكانات تعبيه شده در اين قفس دماي قسمت مركزي بدن rat را به صورت لحظه اي داشته باشيم . در اين قفس علاوه بر اطلاعات دريافت شده از اين دوربين كه از طريق يك هاب وامواج بيسيم به گوشي هوشمند يا رايانه محقق ارسال ميشود و فرد مي تواند علاوه بر بررسي تصاوير به صورت آنلاين تصاوير را ذخيره كرده و بزرگ نمايي بر روي آن ايجاد مي كند.ميتوانيم ساير اطلاعات ازجمله دماي بدن حيوان و ميزان اب وغذاي موجود در قفس را دريافت كرده و درصورت لزوم تغييرات در ميزان اب و غذا از راه دور اعمال شود.