Koncepcja nieinwazyjnej, prostej metody monitoringu współczynnika decelularyzacji z wykorzystaniem technik wizyjnych
DOI:
https://doi.org/10.34767/SIMIS.2025.03.01Słowa kluczowe:
biomateriały, decelularyzacja, kontrola jakości, metody optyczne, ECMAbstrakt
Celem pracy było opracowanie prostej, nieinwazyjnej metody monitorowania postępu procesu decelularyzacji materiałów biologicznych z wykorzystaniem pomiaru zmian transmisji światła widzialnego. Podstawą zaproponowanego rozwiązania jest obserwowany w praktyce wzrost przepuszczalności optycznej tkanek wraz z usuwaniem elementów komórkowych, co odpowiada redukcji efektywnego współczynnika tłumienia μ. W artykule przedstawiono trzy warianty konstrukcyjne układu pomiarowego – prototyp z pojedynczym detektorem, wersję laserową oraz moduł oparty na kamerze CMOS – umożliwiające rejestrację zmian współczynnika transmisji T w trakcie trwania procesu. Zaprezentowana metoda, przy zachowaniu stałych warunków pomiarowych, pozwala na bieżącą ocenę stopnia decelularyzacji bez konieczności niszczenia materiału i może stanowić uzupełnienie klasycznych technik laboratoryjnych. Przedstawiona koncepcja stanowi podstawę do dalszej walidacji eksperymentalnej oraz optymalizacji układu pomiarowego w kierunku jego wykorzystania w warunkach laboratoryjnych i produkcyjnych.
Bibliografia
Ashby MF, Ferreira PJ, Schodek DL Material Classes, Structure, and Properties. Nanomaterials, Nanotechnologies and Design. 2009; :87–146.
From Definitions to Regulations of Medical devices and Materials - BIOMATDB [Internet]. [dostęp01.11.2025]. Dostępne na: https://www.biomatdb.eu/2023/08/05/fromdefinitions-to-regulations-of-medical-devicesand materials/
Wagner WR., Sakiyama-Elbert SE., Zhang Guigen, Yaszemski MJ.: Biomaterials science: an introduction to materials in medicine. Academic Press, an imprint of Elsevier; 2020. 1616 s.
Badylak SF: Xenogeneic extracellular matrix as a scaffold for tissue reconstruction. Transpl Immunol. 2004; 12(3–4):367–377.
Faulk DM, Wildemann JD, Badylak SF: Decellularization and Cell Seeding of Whole Liver Biologic Scaffolds Composed of Extracellular Matrix. J Clin Exp Hepatol. 2015; 5(1):69–80.
Gilbert TW, Sellaro TL, Badylak SF: Decellularization of tissues and organs. Biomaterials. 2006; 27(19):3675–3683.
Gilbert TW, Sellaro TL, Badylak SF: Decellularization of tissues and organs.Biomaterials. 2006; 27(19):3675–3683.
Faulk DM, Wildemann JD, Badylak SF: Decellularization and cell seeding of whole liver biologic scaffolds composed of extracellular matrix. J Clin Exp Hepatol. 2015; 5(1):69–80.
Ott HC, Matthiesen TS, Goh SK, Black LD, Kren SM, Netoff TI, i in.: Perfusiondecellularized matrix: using nature’s platform to engineer a bioartificial heart. Nature Medicine 2008 14:2. 2008; 14(2):213–221.
Moloney MP, Govan J, Loudon A, Mukhina M, Gun’ko YK: Preparation of chiral quantum dots. Nature Protocols 2015 10:4. 2015; 10(4):558–573.
Jacques SL: Optical properties of biological tissues: a review. Phys Med Biol. 2013; 58(11):R37.
Bhatt M, Ayyalasomayajula KR, Yalavarthy PK: Generalized Beer–Lambert model for near-infrared light propagation in thick biological tissues. J Biomed Opt. 2016; 21(7):076012.
LAMBERT JHEINRICH: LAMBERTS PHOTOMETRIE : (photometria, sive de mensura et gradibusluminis, colorum etumbrae)... (1760) [Internet]. WENTWORTH PRESS; 2018.
Huang J, Ou Z: Refractive Index Engineering: Insights from Biological Systems for Advanced Optical Design. 2025; .
Solouma N, Hamdy O: Ex Vivo Optical Properties Estimation for Reliable Tissue Characterization. Photonics 2023, Vol 10, Page 891. 2023; 10(8):891.
Turbidity sensor SKU SEN0189 [Internet]. [dostęp24.11.2025]. Dostępnena: https://wiki.dfrobot.com/Turbidity_sensor_SK U__SEN0189
opencv-python · PyPI [Internet]. [dostęp24.11.2025]. Dostępne na: https://pypi.org/project/opencv-python/
Raspberry Pi Documentation [Internet]. [dostęp24.11.2025]. Dostępne na: https://www.raspberrypi.com/documentation/
Pereira RHA, Prado AR, Caro LFC Del, Zanardo TÉC, Alencar AP, Nogueira BV: A non-linear mathematical model using optical sensor to predict heart decellularization efficacy. Scientific Reports 2019 9:1. 2019; 9(1):12211-.
Mora-Navarro C, Garcia ME, Sarker P, Ozpinar EW, Enders JR, Khan S, i in.: Monitoring decellularization via absorbance spectroscopy during the derivation of extracellular matrix scaffolds. Biomed Mater. 2021; 17(1):10.1088/1748-605X/ac361f.
Salgado García MG, Díaz NF, García López G, Álvarez Maya I, Hernández Jimenez C, Roman Maldonado Y, i in.: Evaluation methods for decellularized tissues: A focus on human amniotic membrane. J Biosci Bioeng. 2025; 139(2):85–94.
He C, He H, Chang J, Chen B, Ma H, Booth MJ: Polarisation optics for biomedical and clinical applications: a review. 2021.
Pobrania
Opublikowane
Numer
Dział
Licencja
Utwór dostępny jest na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa – Na tych samych warunkach 4.0 Miedzynarodowe.
