پلتفرم کشت سلولی مبتنی بر کاغذ و برنامه های کاربردی زیست پزشکی در حال ظهور

Paper-based cell culture platform and its emerging biomedical applications

مقدمه

ایجاد تغییر در کاغذ برای کشت سلولی

تغییر خصوصیات شیمیایی کاغذ برای کشت سلولی

ایجاد تغییر در خصوصیات فیزیکی کاغذ برای کاشت سلولی

سطوح کشت سلولی کاغذ محور موجود

کاربردهای پلتفرم کشت سلولی کاغذی

کشت سلولی کاغذ محور به‌عنوان مدل‌های بیماری

پلتفرم کشت سلولی کاغذی برای غربالگری دارویی

پلتفرم کاغذی برای انجماد سلولی

نتیجه‌گیری و دیدگاه‌های آتی

کاغذ در حال حاضر توجه زیادی را به‌عنوان یک‌لایه‌ی فرعی برای کاربردهای زیست پزشکی به خود جلب کرده است. به‌واسطه‌ی ایجاد تغییراتی در خصوصیات فیزیکی و شیمایی آن، کاغذ می‌تواند به‌عنوان یک جایگزین برای لایه‌های فرعی بافت‌های سلولی مرسوم مورداستفاده قرار گیرد. با توجه به اینکه این عامل می‌تواند در یک ساختار 3 بُعدی (3D) قرار گیرد، می‌تواند به‌طور مناسب‌تر و بهتری محیط‌های خُرد سلولی در شرایط طبیعی را شبیه‌سازی نماید. کاغذ می‌تواند توان بالقوه‌ی بالایی به‌عنوان سطح کشت سه‌بعدی سلولی برای توسعه‌ی مدل‌های مرسوم و دارای بیماری مورداستفاده قرار گیرد. این سطح و پلتفرم می‌تواند کنترل دقیق و مشخصی بر روی ترکیب ماتریس خارج سلولی (ECM) ارائه دهد و همچنین می‌تواند به توزیع سلولی و تحلیل دقیق از تعاملات بین سلولی نیز کمک کند. سطوح کاغذی می‌توانند برای تحقیقات مرتبط با پاتوفیزیولوژیک و مداخلات درمانی مورداستفاده قرار گیرند. در این مقاله، ما در وهله‌ی اول به بررسی تغییرات خصوصیات فیزیکی و شیمایی کاغذ به‌منظور توسعه‌ی سطوح کشت 2 و 3 بُعدی مبادرت می‌ورزیم. در گام بعدی کارکردهای سطوح کشت سلولی کاغذی را برای مدل‌های بیمار در حالت طبیعی، غربال‌گری دارویی و کاربردهای سرماداری سلولی موردبررسی و تجزیه‌وتحلیل قرار می‌دهیم. به‌واسطه‌ی مزیت‌های مختلف سطوح کشت سلولی کاغذی مانند سازگاری زیستی، دوستدار طبیعت بدن، به‌صرفه بودن و سهولت در تولید بزرگ‌مقیاس، ما بر این باور هستیم که این عوامل می‌توانند نقش بسیار مهم را درزمینه‌ی زیست پزشکی بازی کنند.

1- مقدمه

کاغذ به‌عنوان یکی از کهن‌ترین اختراعات، منجر به تغییرات شگرفی در زندگی انسان‌ها در طول تاریخ شده است. در مصریان، یونیان و رومیان باستان، “پاپیروس” (مواد کاغذ مانند) برای ثبت سوابق مورداستفاده قرار می‌گرفتند درحالی‌که کاغذ امروزی که از فیبرهای سلولوزی تشکیل‌شده است که به‌واسطه‌ی ترکیب‌های هیدروژنی در کنار هم قرار می‌گیرند در چین باستان اختراع‌شده و مورداستفاده قرار گرفتند. از آن زمان به بعد، کاغذ در طیف گسترده‌ای از عوامل و موارد مورداستفاده قرار گرفت که در زمینه‌ی‌ لایه‌های می‌توان به فرعی به‌عنوان محصولات بهداشتی، بسته‌بندی و همچنین وجوه نقد و پول‌ها اشاره نمود. اخیراً با توسعه‌ها و پیشرفت‌های قابل‌توجه درزمینه‌ی زیست‌فناوری، کاغذ به‌عنوان زیر لایه‌ها برای کاربردهای زیست پزشکی مختلفی مورداستفاده قرار می‌گیرند که دراین‌بین می‌توان به تولید کاغذهای آزمایش ارزان و قابل بازیافت در کاربردهای سلامتی، صفحات الکترونیکی منعطف، حسگرهای زیستی کاغذی و سطوح کشت سلولی کاغذی اشاره داشت. این کاربردها و استفاده‌های مختلف می‌توانند همسو با خصوصیات جالب‌توجه داخلی آن مانند سازگاری زیستی، سهولت در تغییرات شیمایی و فیزیکی، ارزان بودن، دوستدار محیط‌زیست بودن و سهولت در فرایندهای تولیدی بزرگ‌مقیاس اشاره داشت.

نتیجه‌گیری و دیدگاه‌های آتی

کاغذ به‌عنوان یک‌لایه‌ی کشت سلولی در حال ظهور توانسته است توان بالقوه‌ای در زمینه‌ی توسعه‌ی پلتفرم‌های کشت سلولی دو بعدی و سه بعدی ارائه دهد، هرچند تغییرات در خصوصیات شیمیایی و فیزیکی آن موردنیاز هستند. برای مثال، کاغذ باید با برخی از گروه‌های شیمایی مفید روکش شود تا بتواند محیط‌های مناسبی برای اتصال سلولی و یا سختی سطحی به دست آورد تا رشد سلولی بهتری صورت گیرد. کشت‌های سلولی سه بعدی موجود بر اساس هیدروژل و بست های متخلخل اغلب با توجه به ابعاد ساختاری به‌صورت یکسان نیستند و نمی‌توانند اطلاعاتی در مورد سلول‌ها در محیط‌های مختلف درون یک ساختار سه بعدی مشخص ارائه دهند و این انزوای فیزیکی سلول‌ها از دیگر محیط‌های ساختار سه بعدی قبل از نشانه‌گذاری و خصوصیات بیوشیمیایی نیاز هستند. در ضمن، پلتفرم‌های کشت سلولی کاغذ محور که در بسیاری از کاربردهای بیوشیمیایی دیده می‌شوند می‌توانند بیان‌کننده‌ی نتایج بسیار خوبی باشند. برای مثال، سامانه‌ی GiGiP می‌تواند به‌طور بهتری شرایط طبیعی میکرو ساختار را شبیه‌سازی کند تا بتواند مدل‌های سه بعدی نرمال و بیماری ارائه دهد مانند مدل‌های بیماری ایسکمیک.

Paper has recently attracted increasing attention as a substrate for various biomedical applications. By modifying its physical and chemical properties, paper can be used as an alternative to conventional cell culture substrates. Because it can be stacked into a three-dimensional (3D) structure, which can better mimic the in vivo cell microenvironment. Paper has shown great potential as a 3D cell culture platform for developing normal and diseased models. This platform gives precise control over extracellular matrix (ECM) composition as well as cell distribution and precise analysis of the interactions between cells. Paper-based platforms have been applied for pathophysiological studies and therapeutic intervention studies. In this paper, we first discuss the modifications of the physical and chemical properties of paper to develop various 2D and 3D cell culture platforms. We then review the applications of paper-based cell culture platforms for the construction of in vitro disease models, drug screening, and cell cryopreservation applications. Because of its advantages such as biocompatibility, eco-friendliness, cost efficiency, and ease of large-scale production, we believe that paper-based cell culture platforms would play an important role in the fields of biomedicine. 

Introduction

Paper, as one of the most ancient inventions, has led to tremendous changes to human beings along the history. In ancient Egyptians, Greek, and Romans, ‘papyruses’ (paper-like materials) were used to record information, while the modern paper that is composed of cellulose fibers held by hydrogen bonds was invented and used in ancient China. Ever since its invention, paper has been used in a wide range of fields, from the original writing substrates to sanitary products, packaging, and even bank notes (cash). Recently, with the significant advances in biotechnology, paper has been applied as substrates to a variety of biomedical applications, such as the production of low-cost and disposable analytical test papers in healthcare applications [1–3], flexible electronics [4,5], paper-based biosensors [6–8], and most recently, cell culture platforms [9–14]. This is mostly attributed to its attractive intrinsic properties, such as biocompatibility, ease of chemical and physical modifications, cost efficiency, eco-friendliness, and ease of largescale manufacturing. 

Conclusion and future perspectives

Paper has emerged as a promising cell culture substrate that could offer high potentials in developing 2D and 3D cell culture platforms, although modifications of its chemical and physical properties are required. For instance, paper needs to be coated with some beneficial chemical groups to provide binding sites for cell attachment or its surface roughness and stiffness can be adjusted to allow a better cell growth. Existing 3D cell cultures based on hydrogel and porous scaffold are mostly nonuniform in dimension, failing to provide information about cells in different areas within a single 3D construct, and this physical isolation of cells from different regions of the 3D construct are needed before staining and biochemical characterization [10,90]. Meanwhile, paper-based cell culture platforms that have been used in many biomedical applications show better results. For example, the CiGiP system can better mimic condition of in vivo microenvironment to create 3D normal or diseased tissue models, such as ischemic diseased models[9–12].

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

پلتفرم کشت سلولی مبتنی بر کاغذ و برنامه های کاربردی زیست پزشکی در حال ظهور

Paper-based cell culture platform and its emerging biomedical applications

روند فعلی نگهدارنده های طبیعی برای محصولات سوسیسی تازه

Current trends in natural preservatives for fresh sausage products

چکیده

مقدمه

گروه بندی محصولات خانواده سوسیس ها

سوسیس های تازه

فاکتورهایی که کیفیت سوسیس های تازه را تحت تاثیر قرار می دهند

ترکیب میکروبی

رادیکال های آزاد

مهار شیمیایی سوسیس های تازه

ضدمیکروب ها

آنتی اکسیدان ها

موادی که باعث جلوگیری از تغییر رنگ به قهوه ای می شوند (ضد قهوه ای)

نگه دارنده های ضد میکروبی و آنتی اکسیدانی برای سوسیس های تازه

ترکیبات مشتق از میکروب ها

باکتریوسین ها

اسیدهای ارگانیک

ترکیبات مشتق از گیاهان

ترکیبات مشتق از حیوانات

کیتوزان

لاکتوفرین

لیزوزیم

سایر نگه دارنده های طبیعی احتمالی

نتایج

نگه دارنده های طبیعی مشتق از باکتری ها، گیاهان و حیوانات اخیرا در کارخانجات خانواده ی سوسیس های تازه مورد بررسی قرار گرفته اند. سموم باکتریایی و اسیدهای طبیعی به دست آمده از منشاهای باکتریایی، فعالیت-های ضدباکتریایی خوبی را در مقابل پاتوژن ها نشان می دهند. ضد باکتر های به دست آمده از گیاهان می توانند زندگی فلاتی سوسیس های تازه را افزایش دهند و در برخی موارد می توانند موجب کاهش اکسیداسیون لیپید و کاهش از دست رفتن رنگ شوند. کیتوزان تنها ضد میکروب به دست آمده از حیوانات می باشد که مورد بررسی قرار گرفته است و موجب افزایش زندگی فلاتی سوسیس های تازه می شود. مشخص است که ضدباکتری های طبیعی می توانند در ترکیب با سایر ضد باکتری های طبیعی یا سطوح پایین تری از ضد میکروب های سنتتیک یا سایر موانع دیگر مانند مواد بسته بندی خاص، بهتر عمل کنند.

نتایج

ترکیبات طبیعی مشتق از حیوانات و گیاهان و میکروب ها، برای خصوصیات ضد میکروبی، آنتی اکسیدانی و ضد قهوه ای شدن در سوسیس های تازه مورد بررسی قرار گرفته اند. لاکتیسین و روترین به عنوان باکتریوسین و سیتریک اسید، سدیم لاکتات و سدیم استات به عنوان اسیدهای آلی تولید شده توسط میکروارگانیسم ها در سوسیس های تازه ارزیابی شده اند و فعالیت ضد میکروبی در برابر پاتوژن های گرم مثبت و گرم منفی نشان داده اند. ترکیبات مشتق از گیاهان به صورت گسترده ای مورد بررسی قرار گرفته اند چون یک محدوده ی وسیعی از این ترکیبات، فعالیت های ضد میکروبی، آنتی اکسیدانی و ضد قهوه ای شدن در محصولات گوشتی و سوسیس های تازه نشان داده اند. کیتوزان تنها ماده ی ضدمیکروبی مشتق از حیوانات می باشد که تا حالا در سوسیس های تازه ارزیابی شده است و افزایش عمر مفید این محصولات را نشان داده است.

Natural preservatives from bacteria, plants and animals currently in use in fresh sausage manufacture were investigated. Bacteriocins and organic acids from bacterial origins showed good antimicrobial activities against pathogens. Plant-derived antimicrobials could increase the shelf-life of fresh sausages and in some cases also decrease lipid oxidation and decrease colour loss. Chitosan was the only animal-derived antimicrobial investigated and also increased shelf life of fresh sausages. It was evident that the natural antimicrobials would perform even better in combination with other natural antimicrobials, or lowered levels of synthetic antimicrobials or other hurdles such as specific packaging material.

Conclusions

Microbial-, plant- and animal-derived natural compounds were investigated for their antimicrobial, antioxidant and antibrowning properties in fresh sausages. Lacticin and reuterin as bacteriocins and citric acid, sodium lactate and sodium acetate as organic acids produced by microorganisms, have been evaluated in fresh sausages and showed antimicrobial activity against Grampositive and Gram-negative pathogens. The plant-derived compounds have been investigated extensively since a vast range of these compounds show excellent antimicrobial, antioxidant and anti-browning activities in meat products and fresh sausages. Chitosan is the only animal-derived antimicrobial that has yet been evaluated in fresh sausages and showed increased shelf life of these products.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

روند فعلی نگهدارنده های طبیعی برای محصولات سوسیسی تازه

Current trends in natural preservatives for fresh sausage products

ریز پوشینه سازی باکتری: مروری بر تکنولوژی های متنوع و اثر آنها بر اثرات پروبیوتیکی

Microencapsulation of bacteria: A review of different technologies and their impact on the probiotic effect

خلاصه

توجه

1- مقدمه

2- تکنیک های به کار رفته در جهت میکروکپسوله نمودن پروبیوتیک¬ها

2-1- روش پراکنش

آلژینات

پروتئین وی

پکتین

شیر

شبه کلاژن انسانی

2-2 تکنیک امولسیون

کاراگینان و ترکیبات آن

سدیم کربوکسی متیل سلولز

سلولز استات فتالات (CAP)

آلژینات و ترکیبات آن

کیتوزان

ژلاتین

پروتئین نخود

2-3- بستر سیال

2-4- کپسوله کردن پروتئین ژل شده با رنت

2-5- خشک کردن انجمادی

2-6- خشک کردن پاششی

2-7- فناوری برخورد آئروسل

2-10- الکتروریسی

3- پروبیوتیک های کپسوله شده در ماتریکس های غذایی

4- مطالعه اثرات باکتری های میکروکپسوله بر برخی پاتولوژی ها

5- نتیجه گیری

6- تشکر و قدر دانی

منابع

چکیده

محصولات پروبیوتیکی فواید بسیاری برای سلامتی دارند. هرچند مشکل اصلی در استفاده از این میکروارگانیسم ها، بقای کم آنها در محصولات غذایی و دستگاه گوارش می باشد. تهیه پروبیوتیک هایی با عایق فیزیکی رویکرد موثری برای محافظت میکروارگانیسم ها و انتقال آنها به محیط روده می باشد. مطابق دیدگاه گروه حاضر استفاده از میکروکپسوله کردن یکی از موثرترین روش ها بوده و تحت بررسی و توجه ویژه ای بوده است. هر چند که هنوز چالش های بسیاری در فرایند کپسوله کردن وجود درد که بایستی حل شود. مطالعه مروری حاضر بر رویکردهای کپسوله کردن پروبیوتیک شامل مواد به کار رفته و نتایج بدست آمده از استفاده پروبیوتیک در ماتریکس های غذایی و پاتولوژی های مختلف در مدل های حیوانی متمرکز شده است.

5- نتیجه گیری

میکروکپسوله کردن ثابت شده است که یکی از موثرترین روش های حفظ زنده مانی و پایداری پروبیوتیک ها می باشد. به دلیل اینکه از پروبیوتیک ها حین پردازش غذا و ذخیره سازی و همچنین در شرایط معده محافظت می کند. در کنار پلی ساکاریدها که به طور معمول به عنوان ماتریکس در میکروکپسوله کرده استفاده می شود، مواد جدیدی تست شده و فناوری های جدیدی مانند الکتروریسی توسعه یافته اند. هرچند نیاز به توسعه فناوری یا تجهیزاتی وجود دارد که ذرات یک شکلی برای کاربردهای صنعتی تولید کند. تحقیقات بیشتر همچنین نیاز است که انجام شود تا سویه باکتریایی و ماتریکس ناقل مناسبی پیدا شود. هزینه های اضافه ناشی از میکروکپسوله کردن بایستی سنجیده شود، بنابراین آنها می توانند به حداقل رسانده شوند. صرفه جویی در هزینه می تواند از فناوری های ارزانتر، مواد باکتریایی زائد کمتر و اثر سلامتی بهتر محصول، به دست آید. با این حال، تحقیقات در واقع بر گسترش استفاده از پروبیوتیک های کپسوله در ماتریکس های غذایی مختلف متمرکز شده است. علاوه بر این، تنها چند مطالعه in vivo برای بررسی اثرات مفید پروبیوتیک های کپسوله انجام شده است. اگرچه این مطالعات نشان دهنده نتایج امیدوارکننده ای می باشد، با این حال این مطالعات تنها در حیوانات انجام شده است. کارآزمایی های بالینی شامل تعداد بالای بیماران ضروری است تا به شواهد قطعی نقش پیش گیری کننده و درمانی پروبیوتیک های کپسوله شده در کاربردهای پزشکی پی برده شود. اطلاعات در مورد فرمولاسیون صحیح در مورد مقدار باکتری و زنده مانی و همچنین قابلیت این میکروارگانیسم ها برای تشکیل کلونی در جایگاه سلولی ضروری می باشد.

Abstract

Probiotic based products are associated with many health benefits. However, the main problem is the low survival of these microorganisms in food products and in gastrointestinal tract. Providing probiotics with a physical barrier is an efficient approach to protect microorganisms and to deliver them into the gut. In our opinion, microencapsulation is one of the most efficient methods, and has been under especial consideration and investigation. However, there are still many challenges to overcome with respect to the microencapsulation process. This review focuses mainly on the methodological approach of probiotic encapsulation including materials and results obtained using encapsulated probiotic in food matrices and different pathologies in animal models.

5- Conclusion

Microencapsulation has been proved to be one of the most efficient methods for maintaining viability and stability of probiotics, as it protects probiotic during food processing and storage, as well as in gastric conditions. Besides the polysaccharides traditionally used as a matrix in microencapsulation, new materials are being tested and new technologies are developed such as electrospinning. However there is a need to develop new technologies or equipments that produce uniform particles for industrial applications. Further researches also have to be carried out to find appropriate carrier matrices, and bacterial strains. The extra costs incurred by microencapsulation have to be estimated so that they can be minimized. Cost savings can be derived from easier technologies, lower waste of bacterial material and better health impact of the product. Nevertheless, the research is actually focus on expanding the use of encapsulated probiotic in different food matrices. In addition, only a few in-vivo studies have been carried out to test the beneficial effect of encapsulated probiotics. Although these studies show promising results, they have only been carried out in animals. Clinical trials, involving large numbers of patients, will be mandatory to achieve definite evidence of the preventive and curative role of encapsulated probiotics in medical practice. Information about correct formulations in terms of amount of bacteria and viability and also the capability of these microorganisms to colonize their niche will be required. It is needed to standardize the administration schedule and to achieve homogeneous and comparable results.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

ریز پوشینه سازی باکتری: مروری بر تکنولوژی های متنوع و اثر آنها بر اثرات پروبیوتیکی

Microencapsulation of bacteria: A review of different technologies and their impact on the probiotic effect

تجربه ارزشمند در تعیین کمیت موجودات اصلاح شده ژنتیکی

GMO quantification: valuable experience and insights for the future

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

تجربه ارزشمند در تعیین کمیت موجودات اصلاح شده ژنتیکی

GMO quantification: valuable experience and insights for the future

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

مدیریت بیماری های گیاهی با نانوتکنولوژی

Nanotechnology: Scope and Application in Plant Disease Management

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

مدیریت بیماری های گیاهی با نانوتکنولوژی

Nanotechnology: Scope and Application in Plant Disease Management

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.