Extracellular Sugar-Based Biopolymers Matrices

ماتریکس خارج سلولی (ECM) یک شبکه سه بعدی بدون سلولی است که از پروتئین ها، گلیکوپروتئین ها، پروتئوگلیکان ها و اگزوپلی ساکاریدها تشکیل شده است. این در درجه اول به عنوان یک جزء ساختاری در بافت ها و اندام های گیاهان و حیوانات عمل می کند یا بیوفیلم هایی را تشکیل می دهد که سلول های باکتریایی در آن جاسازی شده اند. ECM ها ساختارهای بسیار پویایی هستند که تحت بازسازی مداوم قرار می گیرند و اختلالات اغلب نتیجه فرآیندهای پاتولوژیک مرتبط با بیماری های شدید مانند تصلب شرایین، بیماری های عصبی یا سرطان است. به نوبه خود، بیوفیلم های باکتریایی منبع نگرانی برای سلامت انسان هستند، زیرا با مقاومت در برابر آنتی بیوتیک ها مرتبط هستند. اگرچه اگزوپلی ساکاریدها برای تشکیل و عملکرد ECM حیاتی هستند، اما تا به امروز توجه بسیار کمی به آن ها شده است.

فصل های مربوطه این کتاب به طور جامع به چنین مسائلی می پردازد و بررسی هایی در مورد خواص ساختاری، بیوشیمیایی، مولکولی و بیوفیزیکی ارائه می دهد. اگزوپلی ساکاریدها این اجزا به وفور توسط تقریباً همه گونه ها از جمله باکتری ها، جلبک ها، گیاهان، قارچ ها، بی مهرگان و مهره داران تولید می شوند. آنها شامل هموپلیمرهای طولانی بدون شاخه (سلولز، کیتین/کیتوسان)، کوپلیمرهای خطی (آلژینات، آگارز)، پپتوگلیکان ها مانند مورئین، هتروپلیمرهایی مانند انواع گلیکوزآمینوگلیکان ها (هیالورونان، درماتان، کراتین، هپارین، پل)، و هتروپلیمرهای شاخه ای مانند پپتوپلیمرها هستند. و همی سلولز.

فصل جداگانه ای به کاربردهای صنعتی و زیست پزشکی مدرن اگزوپلی ساکاریدها و بیوکامپوزیت های مبتنی بر پلی ساکارید اختصاص داده شده است. خواص شیمیایی، فیزیکی و مکانیکی منحصربه‌فرد آن‌ها توجه قابل‌توجهی را به خود جلب کرده است، الهام‌بخش تحقیقات پایه و کاربردی بوده است و قبلاً برای تشکیل هیبریدهای زیست کامپوزیت ساختاری برای کاربردهای سفارشی در پزشکی احیاکننده، مهندسی زیستی و طراحی حسگرهای زیستی مهار شده‌اند.

با توجه به گستردگی آن، این کتاب منبع قابل توجهی از اطلاعات پایه و کاربردی برای طیف وسیعی از دانشمندان و همچنین کتاب درسی ارزشمندی برای دانشجویان کارشناسی ارشد و پیشرفته است.

The extracellular matrix (ECM) is an acellular three-dimensional network composed of proteins, glycoproteins, proteoglycans and exopolysaccharides. It primarily serves as a structural component in the tissues and organs of plants and animals, or forms biofilms in which bacterial cells are embedded. ECMs are highly dynamic structures that undergo continuous remodeling, and disruptions are frequently the result of pathological processes associated with severe diseases such as arteriosclerosis, neurodegenerative illness or cancer. In turn, bacterial biofilms are a source of concern for human health, as they are associated with resistance to antibiotics. Although exopolysaccharides are crucial for ECM formation and function, they have received considerably little attention to date.

The respective chapters of this book comprehensively address such issues, and provide reviews on the structural, biochemical, molecular and biophysical properties of exopolysaccharides. These components are abundantly produced by virtually all taxa including bacteria, algae, plants, fungi, invertebrates and vertebrates. They include long unbranched homopolymers (cellulose, chitin/chitosan), linear copolymers (alginate, agarose), peptoglycans such as murein, heteropolymers like a variety of glycosaminoglycans (hyaluronan, dermatan, keratin, heparin, Pel), and branched heteropolymers such as pectin and hemicellulose.

A separate chapter is dedicated to modern industrial and biomedical applications of exopolysaccharides and polysaccharide-based biocomposites. Their unique chemical, physical and mechanical properties have attracted considerable interest, inspired basic and applied research, and have already been harnessed to form structural biocomposite hybrids for tailor-made applications in regenerative medicine, bioengineering and biosensor design.

Given its scope, this book provides a substantial source of basic and applied information for a wide range of scientists, as well as valuable textbook for graduate and advanced undergraduate students.