Bài giảng Cơ sở kỹ thuật y sinh - Chương 13: Công nghệ mô

Bài giảng CƠ SỞ KỸ THUẬT Y SINH – Ngành VẬT LÝ KỸ THUẬT - Khoa KHƯD – ĐHBK – ĐHQG TP.HCM 2006 Chương 13 Công nghệ mô (Phần 1) Mục tiêu: n Mô tả được công nghệ mô và các hướng tiếp cận khác nhau được sử dụng (có thể so sánh, đối chiếu và cung cấp một ví dụ về các hướng tiếp cận khác nhau) n Liệt kê và thảo luận các thách thức chủ yếu trong ngành công nghệ mô n Mô tả các kỹ thuật gia công polymer khác nhau được sử dụng để tạo ra các khuôn hoặc khung giàn trong công nghệ mô Nội dung chính: •Định nghĩa về công nghệ mô •Các chiến lược cơ bản trong công nghệ mô •Các thách thức và vấn đề bình phẩm •Gia công vật liệu cho công nghệ mô Định nghĩa về công nghệ mô n Công nghệ mô là việc áp dụng các nguyên lý và phương pháp của công nghệ và khoa học đời sống vào sự hiểu biết cơ bản về các mối quan hệ cấu trúc-chức năng trong vấn đề thường bình hay bệnh lý về động vật có vú và sự phát triển của các vật thay thế sinh học để hồi phục, duy trì hoặc là cải thiện các chức năng Skalak and Fox (eds), Tissue Engineering, Alan Liss, 1988 Bài giảng CƠ SỞ KỸ THUẬT Y SINH – Ngành VẬT LÝ KỸ THUẬT - Khoa KHƯD – ĐHBK – ĐHQG TP.HCM 2006 Chương 13: Công nghệ mô Định nghĩa về công nghệ mô n Công nghệ mô là một lĩnh vực liên quan đến nhiều ngành học thuật mà áp dụng các nguyên lý của công nghệ và khoa học đời sống vào sự phát triển các vật thay thế sinh học để hồi phục, duy trì hoặc là cải thiện chức năng Langer and Vacanti, Science 260, 920, 1993 Bài giảng CƠ SỞ KỸ THUẬT Y SINH – Ngành VẬT LÝ KỸ THUẬT - Khoa KHƯD – ĐHBK – ĐHQG TP.HCM 2006 Chương 13: Công nghệ mô (phần 1) Định nghĩa về công nghệ mô n Thời đại của công nghệ mô là vào thời kỳ của chúng ta. Khi chúng ta đẩy mạnh quá nhiều niềm tin vào thiên niên kỷ mới rằng sự kết hợp của công nghệ và y học sẽ cho ra một sự bùng nổ về kiến thức mà sẽ làm nâng cao sự hiểu biết về sinh vật học phát triển và nâng lên đến cực điểm trong kỷ nguyên mới một ngành y học mà có thể cho phép ta phục hồi các chức năng bị mất của mô. Mikos and Vacanti, Tissue Engineering 1, 1, 1995 Bài giảng CƠ SỞ KỸ THUẬT Y SINH – Ngành VẬT LÝ KỸ THUẬT - Khoa KHƯD – ĐHBK – ĐHQG TP.HCM 2006 Chương 13: Công nghệ mô (phần 1) Định nghĩa về công nghệ mô n Ví dụ: Xem xét các chiến lược chung trong ngành công nghệ mô mà chúng ta thảo luận trong video. Một vài hướng tiếp cận đòi hỏi việc sử dụng các vật liệu sinh học và một vài thì không. Hãy mô tả các lý do taị sao các vật liệu sinh học được sử dụng trong các hướng tiếp cận công nghệ mô. n Mô tả một ví dụ (ứng dụng) mà đòi hỏi việc sử dụng vật liệu y học. Vật liệu sinh học đóng vai trò gì? Bài giảng CƠ SỞ KỸ THUẬT Y SINH – Ngành VẬT LÝ KỸ THUẬT - Khoa KHƯD – ĐHBK – ĐHQG TP.HCM 2006 Chương 13: Công nghệ mô (phần 1) Các chiến lược cơ bản trong công nghệ mô n Sự truyền các tế bào hoặc các chất thay thế tế bào Ví dụ: Quá trình /hằng số: n Sự truyền các chất để giúp cho việc phục hồi mô hoặc chức năng mô Ví dụ: Quá trình /hằng số: n Các tế bào được thay thế trên hay trong thể mẹ Hệ thống đóng Quá trình /hằng số: Hệ thống mở Quá trình /hằng số: Bài giảng CƠ SỞ KỸ THUẬT Y SINH – Ngành VẬT LÝ KỸ THUẬT - Khoa KHƯD – ĐHBK – ĐHQG TP.HCM 2006 Chương 13: Công nghệ mô (phần 1) Hệ thống đóng n Các gian ngoài mạch Bài giảng CƠ SỞ KỸ THUẬT Y SINH – Ngành VẬT LÝ KỸ THUẬT - Khoa KHƯD – ĐHBK – ĐHQG TP.HCM 2006 Chương 13: Công nghệ mô (phần 1) Hệ thống đóng n Bao vỏ lớn (bao- các mô liên kết bao bọc các cấu trúc, tế bào hình que, đĩa) Bài giảng CƠ SỞ KỸ THUẬT Y SINH – Ngành VẬT LÝ KỸ THUẬT - Khoa KHƯD – ĐHBK – ĐHQG TP.HCM 2006 Chương 13: Công nghệ mô (phần 1) Hệ thống đóng n Bao vỏ lớn (các phân tán hình cầu) Bài giảng CƠ SỞ KỸ THUẬT Y SINH – Ngành VẬT LÝ KỸ THUẬT - Khoa KHƯD – ĐHBK – ĐHQG TP.HCM 2006 Chương 13: Công nghệ mô (phần 1) Hệ thống đóng n Ví dụ của hệ đóng The Cellex/University of Minnesota Bioartificial liver: n An extracorporeal cylinder of hollow fiber membranes packed with cultured rat liver cells n Bơm máu chứa độc tố ra ngoài để lọc và đưa vào trở lại cơ thể máu đã được làm sạch n Quá trình bắt chước chức năng gan của con người Bài giảng CƠ SỞ KỸ THUẬT Y SINH – Ngành VẬT LÝ KỸ THUẬT - Khoa KHƯD – ĐHBK – ĐHQG TP.HCM 2006 Chương 13: Công nghệ mô (phần 1) Chương 13: Công nghệ mô (phần 1) Bài giảng CƠ SỞ KỸ THUẬT Y SINH – Ngành VẬT LÝ KỸ THUẬT - Khoa KHƯD – ĐHBK – ĐHQG TP.HCM 2006 Sự bẫy các tế bào gan Chương 13: Công nghệ mô (phần 1) Hệ thống mở n Sự cấy ghép tế bào lớn Bài giảng CƠ SỞ KỸ THUẬT Y SINH – Ngành VẬT LÝ KỸ THUẬT - Khoa KHƯD – ĐHBK – ĐHQG TP.HCM 2006 n Sự tiền phân bố mạch Chương 13: Công nghệ mô (phần 1) Hệ thống mở n Sự kích thích sinh sản mô Bài giảng CƠ SỞ KỸ THUẬT Y SINH – Ngành VẬT LÝ KỸ THUẬT - Khoa KHƯD – ĐHBK – ĐHQG TP.HCM 2006 n Mô ống Chương 13: Công nghệ mô (phần 1) Các tiếp cận công nghệ mô phổ biến nhất Bài giảng CƠ SỞ KỸ THUẬT Y SINH – Ngành VẬT LÝ KỸ THUẬT - Khoa KHƯD – ĐHBK – ĐHQG TP.HCM 2006 Chương 13: Công nghệ mô (phần 1) Các thách thức và vấn đề bình phẩm n Sinh vật học tế bào n Các vật liệu Bài giảng CƠ SỞ KỸ THUẬT Y SINH – Ngành VẬT LÝ KỸ THUẬT - Khoa KHƯD – ĐHBK – ĐHQG TP.HCM 2006 Chương 13: Công nghệ mô (phần 1) Màng nguyên sinh n Số lượng tế bào lớn đạt được và các nguồn tế bào tìm được là hạn chế Bài giảng CƠ SỞ KỸ THUẬT Y SINH – Ngành VẬT LÝ KỸ THUẬT - Khoa KHƯD – ĐHBK – ĐHQG TP.HCM 2006 Chương 13: Công nghệ mô (phần 1) Gia công vật liệu cho công nghệ mô n Polymer foams and fibers Bài giảng CƠ SỞ KỸ THUẬT Y SINH – Ngành VẬT LÝ KỸ THUẬT - Khoa KHƯD – ĐHBK – ĐHQG TP.HCM 2006 Chương 13: Công nghệ mô (phần 1) Gia công vật liệu cho công nghệ mô n Polymer foams and fibers Bài giảng CƠ SỞ KỸ THUẬT Y SINH – Ngành VẬT LÝ KỸ THUẬT - Khoa KHƯD – ĐHBK – ĐHQG TP.HCM 2006 Chương 13: Công nghệ mô (phần 1) Gia công vật liệu cho công nghệ mô n Gia công polymer 3-D Bài giảng CƠ SỞ KỸ THUẬT Y SINH – Ngành VẬT LÝ KỸ THUẬT - Khoa KHƯD – ĐHBK – ĐHQG TP.HCM 2006 Chương 13: Công nghệ mô (phần 1) Gia công vật liệu cho công nghệ mô n Sự thay đổi hoá học/sinh phân tử Bài giảng CƠ SỞ KỸ THUẬT Y SINH – Ngành VẬT LÝ KỸ THUẬT - Khoa KHƯD – ĐHBK – ĐHQG TP.HCM 2006 Chương 13: Công nghệ mô (phần 1) Mục tiêu: n Mô tả được công nghệ mô ứng dụng như thế nào đối với hệ thống thần kinh ngoại biên n Mô tả tiêu chuẩn vàng hiện thời cho việc hồi phục thần kinh n Định nghĩa được kênh dẫn truyền thần kinh và các chức năng then chốt của nó n Mô tả được các bước chính trong việc phục hồi qua một kênh dẫn truyền thần kinh n Mô tả được một vài kỹ thuật được sử dụng để đánh giá việc phục hồi thần kinh Bài giảng CƠ SỞ KỸ THUẬT Y SINH – Ngành VẬT LÝ KỸ THUẬT - Khoa KHƯD – ĐHBK – ĐHQG TP.HCM 2006 Chương 13: Công nghệ mô (phần 2) Chương 13 Công nghệ mô (Phần 2) Nội dung chính: • Tổ chức thần kinh ngoại biên • Tiêu chuẩn vàng hiện thời cho việc hồi phục thần kinh • Các kênh dẫn truyền thần kinh Tổ chức thần kinh ngoại biên Bài giảng CƠ SỞ KỸ THUẬT Y SINH – Ngành VẬT LÝ KỸ THUẬT - Khoa KHƯD – ĐHBK – ĐHQG TP.HCM 2006 Chương 13: Công nghệ mô (phần 2) TEM (phép chụp ảnh hiển vi điện tử truyền qua) của các sợi trục (thần kinh) trong các bó Bài giảng CƠ SỞ KỸ THUẬT Y SINH – Ngành VẬT LÝ KỸ THUẬT - Khoa KHƯD – ĐHBK – ĐHQG TP.HCM 2006 Chương 13: Công nghệ mô (phần 2) Tiêu chuẩn vàng hiện thời cho việc hồi phục thần kinh n Tổn thương (khuyết điểm) có thể là do: • Chấn thương • Bứu (như hình bên) • Tổn thương thứ cấp trong phẫu thuật • … Bài giảng CƠ SỞ KỸ THUẬT Y SINH – Ngành VẬT LÝ KỸ THUẬT - Khoa KHƯD – ĐHBK – ĐHQG TP.HCM 2006 Chương 13: Công nghệ mô (phần 2) Bài giảng CƠ SỞ KỸ THUẬT Y SINH – Ngành VẬT LÝ KỸ THUẬT - Khoa KHƯD – ĐHBK – ĐHQG TP.HCM 2006 Tiêu chuẩn vàng là ghép tự thân (autograft) Chương 13: Công nghệ mô (phần 2) Các kênh dẫn truyền thần kinh Các chức năng then chốt của kênh dẫn truyền thần kinh • Physical guidance • Ngăn chặc các mô sẹo phiền toái • Carrier of stimulating molecules (các yếu tố phá triển, sự kích thích điện,… ) Bài giảng CƠ SỞ KỸ THUẬT Y SINH – Ngành VẬT LÝ KỸ THUẬT - Khoa KHƯD – ĐHBK – ĐHQG TP.HCM 2006 Chương 13: Công nghệ mô (phần 2) Bài giảng CƠ SỞ KỸ THUẬT Y SINH – Ngành VẬT LÝ KỸ THUẬT - Khoa KHƯD – ĐHBK – ĐHQG TP.HCM 2006 Sự phục hồi thần kinh trong kênh dẫn truyền thần kinh Chương 13: Công nghệ mô (phần 2) Phân tích sự phục hồi Bài giảng CƠ SỞ KỸ THUẬT Y SINH – Ngành VẬT LÝ KỸ THUẬT - Khoa KHƯD – ĐHBK – ĐHQG TP.HCM 2006 n Các thông số sau thay đổi đột ngột đối với các nghiên cứu khác nhau • Mô hình phục hồi (động vật) • Thời gian phân tích (2-16 tuần) • Các phương pháp đối với assessing regeneration n Kết quả, sự mâu thuẩn gia tăng khi ta cố gắng so sánh sự thành công của sự phục hồi ở các phương pháp tiếp cận khác nhau Chương 13: Công nghệ mô (phần 2) Một mô hình phẫu thuật phổ biến Bài giảng CƠ SỞ KỸ THUẬT Y SINH – Ngành VẬT LÝ KỸ THUẬT - Khoa KHƯD – ĐHBK – ĐHQG TP.HCM 2006 Chương 13: Công nghệ mô (phần 2) Đánh giá việc phục hồi n Mô học (trung tâm các sợi thần kinh được phục hồi) Bài giảng CƠ SỞ KỸ THUẬT Y SINH – Ngành VẬT LÝ KỸ THUẬT - Khoa KHƯD – ĐHBK – ĐHQG TP.HCM 2006 Các kết quả nhanh chóng, dễ định lượng, phải hy sinh các con vật cho việc phân tích, không cho biết gì về sự phân bố lại các dây thần kinh của cơ bắp hoặc là việc phục hồi chức năng Chương 13: Công nghệ mô (phần 2) Bài giảng CƠ SỞ KỸ THUẬT Y SINH – Ngành VẬT LÝ KỸ THUẬT - Khoa KHƯD – ĐHBK – ĐHQG TP.HCM 2006 n Sự đánh dấu nghịch hành Các cơ bắp được nhuộm và các quá trình axonal mà leading back to nerve cell body được truy dấu bởi sự vận chuyển nghịch hành của chất màu, cung cấp thông tin về việc phân bố lại các dây thần kinh n Điện sinh lý học Đo sự phát sinh của các khả năng hoạt động phức hợp ở cơ bắp sau việc kích thích thần kinh, có thể thực hiện ở động vật sống, cung cấp thông tin về việc phân bố lại các dây thần kinh n Các kiểm tra chức năng (walking track analysis) Mang tính chủ quan, cho thông tin về sự phục hồi chức năng Chương 13: Công nghệ mô (phần 2)