پوست مصنوعی از تولید تا مصرف

پوست از سه لایه اصلی تشکیل شده است:
۱) اپیدرماین لایه بیرونی ترین لایه پوست است که فاقد رگ و عروق بوده و ضخامت آن بین ۱۰۰-۵۰۰ میکرومتر متغیر است. این لایه شامل سلول های کراتینوسیت، ملانوسیت، لانگرهانس است. پایین‌ترین قسمت این لایه به سلول های کراتینوسیت تقسیم می‌‌شود و هنگامی که رشد یافته و تکامل می‌‌یابد آب خود را از دست داده و به‌صورت مسطح در کنار یکدیگر قرار می‌‌گیرد و به سمت بالا حرکت می‌‌کند. سرانجام در پایان سیکل زندگی‌اش به بالاترین لایه اپیدرم که ‏stratum corneum‏ نامیده می‌‌شود، می‌‌رسد. ‏Stratum corneum‏ شامل کراتینوسیت‌های مرده، پروتئین های سخت شده (کراتین) و لیپیدها است که یک بسته حفاظتی را تشکیل می‌‌دهد. این سلول ها به‌طور پیوسته دور انداخته شده و توسط سلول‌های جدید از زیر جایگزین می‌‌شود.‏
۲) درم
این لایه، لایه میانی پوست است که بین اپیدرم و غشاء پایه واقع شده است. درم از مش قوی و فشرده‌ای از فیبرهای کلاژن و الاستین تشکیل شده است.
کلاژن یک جز از ساختار اصلی بافت پوست است که استحکام کششی پوست را فراهم می‌‌کند و ۷۰-۸۰% از وزن پوست خشک (بدون آب) را شامل می‌‌شود. بیشترین نوع کلاژن موجود در پوست از نوع یک و سه در حدود ۸۰% و۱۵% از نوع دو در این لایه قرار دارد.
الاستین در حدود ۱-۲% از وزن پوست خشک را تشکیل می‌‌دهد. اما همین مقدار کم در ایجاد الاستیسیته و قابلیت ارتجاع پوست اهمیت فراوانی دارد. سلول های کلیدی در درم، فیبروبلاست ها است که با کلاژن و الاستین و دیگر مولکول های ساختاری ترکیب شده‌‌ است.‏
۳) غشاء پایه
این لایه اتصال گاه اپیدرمال-درمال است که منجر به جدایی درم و اپیدرم می‌‌شود. بسته به نوع بافت، غشاء پایه، قطبیت سلولی، اثرات متابولیسم سلولی و ایجاد تمایز سلولی (‏cell differentiation‏) را مشخص می‌‌کند. اجزاء اصلی این لایه شامل کلاژن، سولفات هپارین، گلیکو پروتئین لامینین۱ است.‏
● جایگزین های پوستی
در انسان، پوست یک دهم از جرم بدن را تشکیل می‌‌دهد و آسیب دیدن قسمتی از آن نتایج وخیمی در بردارد. در مواردی که این آسیب دیدگی‌ها تحت درمان قرار نگیرد، نفوذ باکتری‌ها و از دست دادن مایعات بدن منجر به مرگ فرد می‌‌شود. عموم آسیب دیدگی‌های پوست ناشی از سوختگی است. بسته به نوع سوختگی، اقدامات لازم جهت ترمیم زخم یا جایگزینی آن انجام می‌‌شود. آنجا که ترمیم خود به خودی در درمان نمی‌تواند اتفاق افتد، بدلیل تشکیل ‏scar‏ و در نتیجه از دست رفتن کامل پوست، از جایگزین های پوستی استفاده می‌‌شود.‏
یک جانشین پوستی مناسب باید دارای خصوصیاتی باشد که عبارت است از:‏
۱) زیست سازگاری‏
۲) چسبندگی:
در جایگزین های درازمدت چسبندگی درد را کاهش می‌‌دهد و در بهبود و التیام زخم موثر بوده و به آن تسریع می‌‌بخشد. به این ترتیب که از تجمع مایع و ایجاد حباب های هوایی و تکثیر باکتری ها جلوگیری می‌‌کند،
۳) تخلخل مناسب:
تخلخل مناسب به دلیل نفوذ اکسیژن به بستر زخم از داخل شدن و تهاجم باکتری‌ها جلوگیری می‌‌کند،
۴) خواص مکانیکی مناسب:
یک جایگزین پوستی باید به قدر کافی نرم و انعطاف‌پذیر (به‌دلیل اینکه بافت زیرین محدودیت حرکتی نداشته باشد)، پایدارو بادوام باشد،
۵) کنترل‏ آب و رطوبت:
یک جایگزین پوستی برای تسریع روند ترمیم زخم باید محیط را مرطوب نگه دارد و از طرفی برای جلوگیری از رشد باکتری‌ها نسبت به رطوبت باید نفوذپذیر باشد تا از تجمع بیش از حد مایع جلوگیری کند،
۶) زیست تخریب پذیری مناسب:
سرعت ترمیم باید با زمان التیام هماهنگی داشته باشد؛ تخریب زودرس منجر به رها شدن زخم بدون پوشش شده و تخریب دیررس منجر به ایجاد ‏scar‏ و چسبندگی جایگزین به زخم می‌‌شود و‏
۷) فقدان آنتی‌ژنیسیته:
یک جایگزین پوستی مناسب باید کمترین پاسخ التهابی موضعی را داشته باشد.‏
● دسته بندی جایگزین های پوستی
یک دسته‌بندی از جایگزین‌های پوستی می‌‌تواند بر اساس زیر صورت گیرد:‏
۱) اتوگرافت‏(‏autograft‏): از نوع پیوندهای دائمی است که از خود شخص بیمار گرفته می‌‌شود. این پیوند از کارآمدترین و موثرترین پیوندهای پوستی است. از مزایای آن عدم پاسخ ایمنی و از معایب آن ایجاد بافت ‏scar‏ است.‏
۲) آلوگرافت‏(‏allograft‏): پیوندی است که از همان گونه گرفته می‌‌شود و در مورد انسان هوموگرافت نامیده می‌‌شود. این پیوند، نوعی پوشش موقتی است و تا قبل از زمان ‏rejection‏ که در حدود ۱۰-۳ هفته است به عنوان زمینه درمی برای سلول‌های کشت شده اتولوگ به‌کار برده می‌‌شود.‏
۳) زنوگرافت(xenograft‏): پیوندی است که از گونه دیگر گرفته می‌‌شود (مانند گونه‌های حیوانی). در نتیجه در این نوع پیوند پاسخ ایمنی بدن بیشتر است. این نوع پیوند یک نوع پوشش موقتی است و باید برای چند روز بی‌حرکت بماند.‏
۴) پوششهای مصنوعی ( ‏synthetic biological dressing‏ )
این پوشش‌ها در دسترس بوده و استفاده آنها بسیار ساده است و جهت تولید آنها به تکنیک‌های پیچیده ای نیاز نیست و به دلیل ارزان بودن آنها در مقایسه با جایگزینهای پوستی نیازی به هزینه‌های گزاف مراقبتی ندارد. دو نوع پوشش مصنوعی که به صورت موقتی در بستر زخم استفاده می‌‌شود عبارت است از:
‏۵) Biobrane‏ و‏
۶) Trancyte‏.‏
۷) Biobrane‏ تشکیل شده از یک نایلون سه رشته‌ای است که به فیلم نازکی از سیلیکون متصل شده است. این ماتریس نایلونی از پپتیدهای مشتق گرفته شده از کلاژن نوع یک پوشش داده می‌‌شود. سیلیکون از خشک شدن زخم جلوگیری کرده و کلاژن چسبندگی به بستر زخم را تسهیل می‌‌دهد. این پوشش می‌‌تواند باز بماند و در طول ترمیم می‌‌توان با برداشتن آن زخم را مستقیما" مشاهده کرد. ‏Biobrane‏ در مقایسه با ‏sulfadiazine‏ یک درصد که با گاز (تور) خشک و پوشش الاستیکی پوشیده شده، زمان و هزینه کمتری ‌‌برده و بیمار کمتر از درد رنج می‌‌برد. طول عمر این محصول در حدود سه سال است.‏
۸) Trancyte‏ یا ‏Dermagraft_TC‏ در واقع ‏Biobraneای است که بر روی آن فیبروبلاست‌های سلول های جنینی انسانی رشد داده شده است. فیبروبلاست‌ها در طول ۱۷ روز رشد یافته و در طول این مدت ترکیبات ماتریس برون سلولی انسانی ترشح می‌‌کند که شامل:‏
▪ کلاژن نوع یک، سه و پنج،
▪ فیبرونکتین،
▪ فاکتورهای رشد مانند فاکتور رشد۱‏?‏ و ‏
▪ کراتینوسیت ( ‏vascular endothelial‏).‏
است. این محصول تا ۷۰- درجه سانتیگراد سرد شده و سپس دمای آن به ۲۰- درجه سانتیگراد رسانده می‌‌شود که در نتیجه این عمل هیچ نوع فیبروبلاستی در محصول نهایی دیده نخواهد شد. طول عمر این محصول در حدود ۱۸ ماه است و آنچه آن را متمایز ساخته، ترکیبات ماتریس برون سلولی است.
● جایگزینهای اپیدرمال ( ‏epidermal substitutes‏)
جهت ایجاد پیوندهای اپیدرمال، از روش‌های استاندارد کشت برای کشت کراتینوسیتها در محیط ‏in-vitro‏ استفاده می‌‌شود.‏
به‌منظور تسهیل تکثیر سلولی و جلوگیری از رشد فیبروبلاستهای ‏autologous‏ سلولهای کراتینوسیت را بر روی مورین ‏‎۳T۳‎‏ از سلولهای فیبروبلاست که توسط اشعه گاما غیر فعال شده‌ است کشت می‌‌دهند. سلولهای کراتینوسیت در طول ۳ تا ۴ هفته تکثیر یافته و به بیش از ۱۰۰۰۰ برابر توسعه می‌‌یابد. اولین بار در سال ۱۹۸۱ سلولهای اپیتلیال ‏autologous‏ به صورت بالینی کشت داده شد.‏
بافت درم و اپیدرم که از پوست بایپسی شده است توسط آنزیم تریپسین جداسازی می‌‌شود و سپس کراتینوسیتها از لایه اپیدرم جدا و کشت می‌‌شود و در عرض چند هفته بر روی شیتهایی رشد یافته و در نهایت این شیتها بر روی بستر زخم قرار داده می‌‌شود. به این شیتها ‏cultured epithelial autograft‏ ( ‏CEA‏) گفته می‌‌شود که تحت عنوان ‏Epicel‏ شناخته شده است.‏
ازجمله معایب استفاده از ‏CEA‏:‏
۱) تاخیر ۳ تا ۴ هفته‌ای بین عمل بیوپسی و آماده‌سازی شیتها،
۲) ترد و شکننده بودن شیتها،
۳) انقباض پیوند،
۴) پایداری کوتاه مدت پیوند،
۵) نبود‏ لایه درم و‏
۶) هزینه بالا.‏
● جایگزین‌های درمال (‏dermal substitutes‏)
درم تعیین کننده مشخصه‌های مکانیکی پوست و مسؤول تغذیه آن است و شامل ماتریس برون سلولی و سلولهای فیبروبلاست است.‏
اکثر جایگزینهای درمال ساخته شده نیز یا تشکیل شده از ماتریس برون سلولی است یا ترکیبی از این ماتریس و سلولهای فیبروبلاست پوست است.‏
جایگزین‌های درمال پوستی را می‌‌توان به دو دسته سلولی و غیر سلولی طبقه بندی کرد.
جایگزین‌های درمال غیر سلولی (‏acellular dermal substitutes‏)‏
ماتریس برون سلولی درم شامل گلیکوزآمینوگلیکان (هیالورونیک اسید، سولفات کوندروایتین، سولفات درماتان، سولفات هپاران، هپارین، سولفات کراتان ) و پروتئینهای فیبری (پروتئینهای ساختاری مانند کلاژن و الاستین، پروتئینهای چسبنده مانند فیبرونکتین و لامینین و تناسکین) است.‏
Integra‏ اولین ماتریس جایگزین درمال غیر سلولی است که در زخمهای ناشی از سوختگی مورد استفاده قرار گرفت. این پوشش شامل یک غشای سیلیکونی خارجی به قطر ۱۰۰ میکرومتر است که نقش لایه اپیدرمال موقتی را دارد. سیلیکون تبخیر آب را کنترل کرده و از خشک شدن زخم جلوگیری می‌‌کند و در نتیجه مانع گسترش عفونت و تجمع میکروبها می‌‌شود.‏
لایه شبه درمال ترکیبی از کلاژن نوع یک گاوی و کلیکوزآمینوگلیکان و سولفات ۶کوندروایتین گرفته شده از غضروف کوسه است.‏
بعد از ۲ تا ۳ هفته رشد سلولی، تشکیل عروق و رگها کامل شده و درم جدید ایجاد می‌‌شود. در این زمان لایه سلیکونی را برداشته و جایگزین ‏CEA‏ قرار داده می‌‌شود.
‏Integra‏ عملکرد بسیار خوبی، به ویژه در مفاصل از خود نشان داده و در کودکان در نواحی پیوند با کودک رشد یافته است و در حال حاضر جهت ترمیم زخمهای ناشی از سوختگی، ترمیم اسکار در سوختگی‌های شدید، کاهش انقباض و تنگی و درد و ترمیم ‏keloid scar‏ (برآمدگی در محل زخم ) استفاده می‌‌شود.‏
از جمله مزایای آن :‏
۱) دسترسی آسان و طول عمر زیاد و‏
۲) عدم انتقال عامل بیماری زا.‏
و از جمله معایب آن :‏
نیاز به مراجعه مجدد جهت برداشتن لایه سلیکون و پیوند اپیتلیوم ‏autologous‏ و ‏۱) Take rate‏ کمتر در مقایسه با مشهای اتوگرافت
پیوند ‏integra ‎‏ در نواحی مانند: زیربغل و کشاله ران نظیر اتوگرافت با مشکلاتی روبرو است که جهت رفع آن از پوشش فشرده ‏anti-shear‏ خاصی که قابلیت افزایش ‏graft take ‎‏ را دارد استفاده می‌‌شود.‏
Alloderm‏ یکی دیگر از جایگزینهای درمی غیر سلولی است که سلولهای اپیتلیال از یک پوست مرده توسط محلول نمک هایپرتونیک برداشته شده و عناصر سلولی درم نیز به کمک یک دترژنت جدا می‌‌شود. قبل از بکارگیری ‏Alloderm‏ آن را منجمد می‌‌سازد. این جایگزین دارای غشای پایه طبیعی است که منجر به رشد بهتر کراتینوسیتها می‌‌شود. مزیت ‏Alloderm ‎‏ به ‏integra‏ در این است که می‌‌تواند به‌طور همزمان با سلولهای اپیتلیال و نیز به صورت جایگزین ‏CEA‏ بدون نیاز به مراجعه مجدد، پیوند زده شود.
● جایگزینهای درمال سلولی (‏cellular dermal substitutes‏)
‏Dermagraft‏ اولین جایگزین درمی سلولی است که دارای فعالیت متابولیک است. این جایگزین شامل فیبروبلاستهای نئونتالی است که بر روی یک داربست ‏bioresorbable PGA‏ (پلی گلیکولیک اسید) یا پلی گلاکتین ۹۱۰ کشت شده است. در مدت زمان تکثیر سلولی فیبروبلاستهای کشت شده، کلاژن، گلیکوزآمینوگلیکان، فیبرونکتین، فاکتورهای رشد و یک ماتریس برون سلولی ترشح می‌‌کند. مزیت داربستهای گلیکولیک اسید به داربستهایی که فقط بر پایه کلاژن و گلیکوزآمینوگلیکان است، در این است که مقاومت تخریب آنزیمی بیشتری در بستر زخم دارد. تشکیل ماتریس درمی خودساخه در این جایگزین مشکلاتی از قبیل انقباض زخم و ناپایرداری پیوند را برطرف می‌‌کند. این جایگزین در بیمارانی که دارای زخمهای دیابتی پا هستند‏، به‌کار برده می‌‌شود.‏
● جایگزینهای پوستی کامپوزیت(‏composite skin substitutes‏)
این جایگزینها تحت عنوان ‏apligraft‏ شناخته شده است و شامل یک لایه زیرین درمی و یک لایه بالایی اپیدرمی است. این جایگزین ترکیبی از فیبروبلاستهای نئونتال و کراتینوسیتها است. فیبروبلاستهای نئونتال با کلاژن نوع یک گاوی ترکیب می‌‌شود. در حدود یک هفته فیبروبلاستها منجر به انقباض ژل و تشکیل یک ماتریس درمی خواهند شد و بعد از دو روز کراتینوسیتها، ماتریس درمال را می‌‌پوشاند و نهایتا" سلولهای کراتینوسیت به سطح مایع-هوا آمده و تشکیل ‏stratum corneum‏ می‌‌دهد.
تولید وتشکیل این جایگزین ۷ تا ۲۰ روز طول می‌‌کشد و طول عمر آن در حدود ۵ روز است. به همین دلیل باید بلافاصله بعد از تولید مورد استفاده قرار بگیرد. از جمله مشکلات اساسی آن طول عمر کم و قیمت بالای آن است.

ریحانه نقابت شیرازی

منبع : مجله مهندسی پزشکی و تجهیزات آزمایشگاهی