"Εφαρμογές του γραφενίου στην μηχανική ιστών και στην αναγεννητική ιατρική"

Περίληψη

Τα βλαστικά κύτταρα έχουν τη δυνατότητα να διαιρούνται συμμετρικά ή ασύμμετρα. Γενικά ένα αρχικό αδιαφοροποίητο κύτταρο μπορεί να μετατραπει και σε ένα προγονικό κύτταρο ή προβαθμίδα που ονομάζεται Transit Amplifying Cell ή TAC. Τα κύτταρα αυτά πολλαπλασιάζονται και καταλήγουν και τελικώς ή πλήρως διαφοροποιημένα κύτταρα .Τα βλαστικά κύτταρα έχουν τη δυνατότητα να διαιρούνται συμμετρικά ή ασύμμετρα. Γενικά ένα αρχικό αδιαφοροποίητο κύτταρο μπορεί να μετατραπει και σε ένα προγονικό κύτταρο ή προβαθμίδα που ονομάζεται Transit Amplifying Cell ή TAC. Τα κύτταρα αυτά πολλαπλασιάζονται και καταλήγουν και τελικώς ή πλήρως διαφοροποιημένα κύτταρα.

Η συμμετρική κατανομή των βλαστικών κυττάρων παρέχει έναν μηχανισμό αύξησης του πληθυσμού των βλαστικών κυττάρων μετά την απώλεια τους. Αυτή η διαδικασία μπορεί να προκαλέσει έναν ανεξέλεγκτο αριθμό κλιμάκωσης των βλαστικών κυττάρων. Εναλλακτικά, η έλλειψη κατάλληλων σημάτων μπορεί να οδηγήσει σε εξάντληση βλαστικών κυττάρων. Χωρίζονται σε δύο βασικούς μηχανισμούς της ασύμμετρης κυτταρικής διαίρεσης που είναι (α) η ασύμμετρη κατανομή του ενδοκυτταρικού πολλπαλασιαμσού και (β) ο ασύμμετρος προσανατολισμός. Η επαφή θυγατρικών κυττάρων με φωτεινά ή με εξωτερικά σήματα επάγει τις καλλιέργειες βλαστικών κυττάρων, ενώ η προσθήκη παραγόντων που επάγουν την EMT (όπως ο TGF-β) διατηρούν τα βλαστικά κύτταρα σε μια αδιαφοροποίητη κατάσταση.

Οι ερευνητές επικεντρώθηκαν στη θεραπευτική προσομοίωση τριών τύπων βλαστικών κυττάρων: αρχέγονα βλαστικά κύτταρα, ενήλικα ή φυσικά βλαστικά κύτταρα και επαγόμενα βλαστικά κύτταρα. Τα εμβρυονικά βλαστικά κύτταρα προέρχονται από ωάρια γονιμοποιημένα in vitro και διανέμονται για έρευνα κατόπιν γραπτής συγκατάθεσης. Τα ανθρώπινα εμβρυονικά βλαστικά κύτταρα είναι 4-5 ημερών και παραλαμβάνονται από τη βλαστοκύστη. Η εσωτερική κυτταρική μάζα της βλαστοκύστης, αποτελείται από μια ομάδα κυττάρων. Τα εμβρυονικά βλαστικά κύτταρα καλλιεργούνται (θεωρητικά απεριόριστα, αλλά πρακτικά για μήνες) και αυτοανανεώνονται ενώ παραμένουν αδιαφοροποίητα.

Χαρακτηρίζονται από συγκεκριμένους επιφανειακούς δείκτες και παράγοντες μεταγραφής, οι οποίοι και απενεργοποιούν τα γονίδια στη σωστή χρονική στιγμή. Τα πιο σημαντικά είναι τα Nanog, OCT4 και SOX2. Τα ενήλικα ή σωματικά βλαστικά κύτταρα, μπορούν να διαφοροποιηθούν και να συμμετέχουν στην ομοιοστασία των ιστών και την επισκευή τους. Στη δεκαετία του 1950 βρέθηκε ότι ο μυελός των οστών περιείχε τουλάχιστον δύο είδη ενήλικων βλαστικών κυττάρων: τα αιμοποιητικά και μη αιμοποιητικά βλαστικά κύτταρα της στρώσης μυελού, τα οποία ονομάζονται επίσης βλαστικά κύτταρα MSCs.

Από το 2004 και έπειτα, ύστερα από την απομόνωση του δισδιάστατουκρυστάλλου του γραφενίου, καταβάλλεται μεγάλη προσπάθεια από την επιστημονική κοινότητα για την ένταξη του σε ένα πλήθος εφαρμογών. Το γραφένιο αποτελεί ένα υλικό με μοναδικές ηλεκτρικές ιδιότητες το οποίο εμφανίζει υψηλή κινητικότητα φορέων αγωγιμότητας. Επιπρόσθετα παρουσιάζει εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες, όπως υψηλή μηχανική αντοχή και ευκαμψία, καθώς επίσης και υψηλή θερμικήαγωγιμότητα. Όλες αυτές οι ιδιότητες καθιστούν το γραφένιο έναν εξαιρετικό υποψήφιο για πολλές νανοτεχνολογικές εφαρμογές, όπου οι επιστήμονες ευελπιστούν ότι θα αντικαταστήσει σταδιακά το πυρίτιο. Μια από τις εφαρμογές αυτές είναι η χρήση του γραφενίου και ιδιαίτερα του RGO (Reduced Graphene Oxide), ως εκπομπός πεδίου.

ΝΤΟΤΣΙΚΑΣ Ευάγγελος