نقش سامانه‌های میکروفلوئیدیک در مدل‌سازی بیماری‌ها و مهندسی بافت

نوع مقاله : مقاله مروری

نویسندگان
1 آزمایشگاه زیست فناوری رویان (EmBio Lab)، پژوهشگاه ملی مهندسی ژنتیک و زیست‌فناوری (NIGEB)، تهران، ایران
2 گروه علوم سلولی و مولکولی، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران
3 آزمایشگاه زیست فناوری رویان، (ٍEmBio Lab)، پژوهشگاه ملی مهندسی ژنتیک و زیست فناوری (NIGEB)، تهران، ایران
4 آزمایشگاه زیست‌فناوری رویان (EmBio Lab)، پژوهشگاه ملی مهندسی ژنتیک و زیست‌فناوری (NIGEB)، تهران، ایران
10.22034/cmr.2026.8701.3338
چکیده
شبیه‌سازی دقیق پیچیدگی‌های بیماری‌هایی مانند سرطان، اختلالات عصبی، بیماری‌های قلبی و ریوی با استفاده از مدل‌های حیوانی و سیستم‌های کشت سلولی دوبعدی به دلیل محدودیت‌های ذاتی آن‌ها در بازنمایی ریزمحیط‌های پویا و تعاملات چندسلولی، با چالش‌های جدی همراه است. سامانه‌های میکروفلوئیدیک ، به‌ویژه فناوری «اندام روی تراشه »، راه‌حل‌های پیشرفته‌ای برای مدل‌سازی بیماری‌ها و مهندسی بافت ارائه می‌دهند. این سامانه‌ها با شبیه‌سازی دقیق ریزمحیط‌های فیزیولوژیکی، ایجاد گرادیان‌های شیمیایی کنترل‌شده، اعمال نیروهای مکانیکی و با ایجاد ساختارهای سه‌بعدی پویا، امکان شبیه‌سازی تعاملات پیچیده سلول-سلول و سلول-ماتریکس خارج‌سلولی را به‌طور مؤثر فراهم می‌آورند. از مزایای این سامانه‌ها می‌توان به کاهش حجم نمونه مورد نیاز، افزایش توان عملیاتی، کاهش هزینه‌ها و بهبود قدرت پیش‌بینی مدل‌های پیش‌بالینی اشاره کرد. علاوه بر این، بهبود تکرارپذیری آزمایش‌ها و امکان یکپارچه‌سازی چنداندامی نیز از ویژگی‌های مهم این فناوری‌ها به شمار می‌رود. این فناوری‌ها افق‌های جدیدی در مطالعات مکانیسم‌های بیماری‌زایی، غربالگری دارویی و توسعه پزشکی شخصی‌سازی‌شده ایجاد کرده‌اند. این مقاله به بررسی سه محور کلیدی مدل‌سازی بیماری‌ها، مهندسی بافت و کاربردهای آن‌ها در بیماری‌هایی مانند سرطان، اختلالات عصبی، بیماری‌های قلبی، ریوی، کبدی، استخوانی، روده‌ای، مغزی و کلیوی می‌پردازد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

The role of microfluidic systems in disease modeling and tissue engineering

نویسندگان English

Ghazaleh Zandi 1
Negin Tahmasebi 1
Horasa Hoshyari 2
Kimia Akbari 2
Mitra Azar Bahram 2
kosar abbaszadeh 3
Mojtaba Dashtizad 4
1 Embryo Biotechnology Laboratory (EmBio Lab), National Institute of Genetic Engineering and Biotechnology (NIGEB), Tehran, Iran
2 Department of Cellular and Molecular Sciences, Faculty of Biological Sciences, Kharazmi University, Tehran, Iran
3 Embryo Biotechnology Laboratory, (EmBio Lab), National Institute of Genetic Engineering and Biotechnology (NIGEB), Tehran,Iran
4 Embryo Biotechnology Laboratory (EmBio Lab), National Institute of Genetic Engineering and Biotechnology (NIGEB), Tehran, Iran
چکیده English

Accurate simulation of the complexities of diseases such as cancer, neurological disorders, cardiovascular and pulmonary diseases remains highly challenging when using animal models and two-dimensional cell culture systems due to their inherent limitations in reproducing dynamic microenvironments and multicellular interactions. Microfluidic systems, particularly organ-on-a-chip (OoC) technology, provide advanced solutions for disease modeling and tissue engineering. By precisely reconstructing physiological microenvironments, establishing controlled chemical gradients, applying mechanical forces, and generating dynamic three-dimensional architectures, these platforms enable effective simulation of complex cell–cell and cell–extracellular matrix interactions. Key advantages of these systems include reduced sample consumption, increased throughput, lower experimental costs, and enhanced predictive power of preclinical models. In addition, improved experimental reproducibility and the capability for multi-organ integration represent important features of these technologies. These platforms have opened new horizons in studying disease mechanisms, drug screening, and the advancement of personalized medicine. This review focuses on three main areas: disease modeling, tissue engineering, and their applications in cancer, neurological, cardiovascular, pulmonary, hepatic, bone, intestinal, brain, and kidney diseases.

کلیدواژه‌ها English

Microfluidic systems
Disease modeling
Tissue engineering
Organ-on-a-chip

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 19 اردیبهشت 1405

  • تاریخ دریافت 13 مهر 1404
  • تاریخ بازنگری 29 بهمن 1404
  • تاریخ پذیرش 05 اردیبهشت 1405