Трёхмерные каркасы для тканевой инженерии: роль пористости и размера пор

Тканевая инженерия обычно предполагает использование трёхмерных каркасов, создающих подходящее микроокружение для размещения клеток или факторов роста с целью восстановления повреждённых тканей или органов. Эти каркасы имитируют естественное микроокружение в организме, в котором клетки взаимодействуют с окружающей трёхмерной средой и реагируют на поступающие от неё механические сигналы. Поэтому свойства материалов, из которых изготовлены каркасы, имеют решающее значение для определения клеточного ответа и дальнейшей судьбы клеток. Трёхмерные каркасы обычно обладают высокой пористостью и взаимосвязанной сетью пор, обеспечивающей диффузию питательных веществ и кислорода, а также удаление продуктов обмена. В настоящем обзоре рассматриваются различные технологии изготовления, включая традиционные методы и методы быстрого прототипирования, применяемые для создания трёхмерных каркасов с различными размерами пор и уровнем пористости. Также обсуждаются методы измерения размера пор и пористости. Изучались и каркасы с градиентной пористостью — благодаря их способности точнее воспроизводить условия в организме, где клетки контактируют со слоями различных тканей, обладающих разными свойствами. Кроме того, рассматривается способность размера пор и пористости каркасов направлять клеточные реакции и изменять механические свойства каркасов, а также анализируется природный каркас — внеклеточный матрикс. В заключение освещаются ограничения современных подходов к изготовлению каркасов для тканевой инженерии и некоторые новые перспективные альтернативы.