خواص و روش‌های ساخت داربست برای استفاده در مهندسی بافت
محورهای موضوعی : پلیمرها در انرژی و کاربردهای بهداشتی و محیطی
محمد رسولی
1
(دانشگاه رازی (دوره روزانه) )
سهیلا کاشانیان
2
(دانشگاه رازی)
کلید واژه: مهندسی بافت , داربست , سلول های بنیادی , نانو فناوري,
چکیده مقاله :
مهندسی بافت علمی است که از ترکیب داربست، سلول و مولکول‌های زیستی فعال برای ساخت بافتی با هدف بازسازی یا حفظ عملکرد و بهبود بافت آسیب‌دیده یا حتی اندامی در آزمایشگاه استفاده می‌کند. پوست و غضروف مصنوعی ازجمله بافت‌های مهندسی‌شده‌ای هستند که سازمان غذا و داروی آمریکا (FDA) آن‌ها را برای استفاده بالینی تأیید کرده است. دقت در طراحی و ساخت داربست با خواص ایده‌آل مانند زیست‌سازگاری، زیست‌تخریب‌پذیری، ویژگی‌های مکانیکی و سطحی برای کاربرد در مهندسی بافت بسیار مهم است. علاوه بر این، این روش‌ها باید بتوانند داربست‌های ساخته‌شده را از حالت بالقوه به کاربردهای بالفعل ترجمه کنند. فناوری‌های ساخت متعددی برای طراحی داربست‌های سهبعدی ایده‌آل با ساختارهای نانو و میکرو کنترل‌شده برای دستیابی به پاسخ زیستی نهایی استفاده شده‌اند. این بررسی برنامه‌های کاربردی و پارامترهای ایده‌آل (زیستی، مکانیکی و زیست‌تخریب‌پذیری) داربست‌ها را برای مهندسی‌های مختلف زیست‌پزشکی و بافت برجسته می‌کند. این بررسی به‌طور مفصل در مورد روش‌های مختلف طراحی توسعه‌یافته و استفاده‌شده برای طراحی ساخت داربست‌ها بحث می‌کند در این روش‌ها شامل ریخته‌گری با حلال/ حلال شویی (Leaching) ذرات، خشک کردن انجمادی، جداسازی فاز ناشی از حرارت (TIPS)، کف گازی (GF)، فوم پودری، سل-ژل، ریسندگی الکتریکی، سنگ نگاری فضايی (SLA)، مدل‌سازی رسوب ذوب‌شده (FDM)، تف‌جوشی لیزری انتخابی (SLS)، روش جت حامل، چاپ جوهرافشان، چاپ زیستی به کمک لیزر، نوشتن سلولی مستقیم و تولید افزودنی مبتنی بر فلز با تمرکز بر مزایا، محدودیت‌ها و کاربرد آن‌ها در مهندسی بافت مورد بررسی قرار می‌گيرد.
Tissue engineering is a science that uses the combination of scaffolds, cells and active biomolecules to make a tissue in order to restore or maintain the function and improve the damaged tissue or even an organ in the laboratory. Artificial skin and cartilage are among the engineered tissues that have been approved by the US Food and Drug Administration (FDA) for clinical use. Accuracy in the design and fabrication of scaffolds with ideal properties such as biocompatibility, biodegradability, mechanical and surface properties is very important for applications in tissue engineering. Furthermore, these techniques should be able to translate the fabricated scaffolds from potential to actual applications. Several fabrication technologies have been used to design ideal 3D scaffolds with controlled nano- and micro-structures to achieve the ultimate biological response. This review highlights the applications and ideal parameters (biological, mechanical and biodegradability) of scaffolds for various biomedical and tissue engineering applications. This review discusses in detail the various design methods developed and used to design scaffolds, namely solvent casting/particle leaching, freeze drying, thermally induced phase separation (TIPS), gas foaming. (GF), powder foam, sol-gel, electrospinning, stereolithography (SLA), fused deposition modeling (FDM), selective laser sintering (SLS), jet binder technique, inkjet printing, laser-assisted bioprinting, writing It reviews direct cell and metal-based additive manufacturing, focusing on their advantages, limitations, and applications in tissue engineering.
1. Jayabalan M., Studies on Poly (Propylene Fumarate-Co-Caprolactone Diol), International Journal of Biomaterials, 12, 20-28, 2009.
2. Rahmani Del Bakhshayesh A., Annabi N., Khalilov R., Akbarzadeh N., Samiei M., Recent Advances on Scaffold, Cell Nanomed. Biotechnol, 64, 691-705, 2018.
3. Lange R., "D.A. Tirrell Designing Materials for Biology and Medicine, Nature, 24, 487-492, 2004.
4. Knight R., Wilcox H., Korossis S., Fisher J., Ingham E., The Use of Acellular Matrices for the Tissue Engineering of Cardiac Valves, Proc. IME H J. Med, 222, 1, 129-143, 2008.
5. Norouzi N., Soleimani M., Shabani I., Atyabi F., Ahvaz H., Rashidi A. , Protein Encapsulated in Electrospun Nanofibrous Scaffolds for Tissue Engineering, Polym. Int, 62, 1250-1256, 2013.
6. Wang F., Wang M., She Z., Fan K., Xu C., Chu B., Chen C., Shi S., Tan R., Collagen/Chitosan Based Two-Compartment and Bi-Functional Dermal Scaffolds for Skin, Mater. Sci. Eng. C, 52, 155-162, 2015.
7. Zhong S.P., Zhang Y.Z., Lim C.T., Tissue Scaffolds for Skin Wound Healing and Dermal Reconstruction, Wiley Interdiscipl. Rev.: Nanomed. Nanobiotechnol, 2, 210-525, 2010.
8. Nosrati H., Aramideh Kh., Nosrati R., Khodaei A., Banitalebi-Dehkordi M ., Nano Composite Scaffolds for Accelerating Chronic Wound Healing by Enhancing Angiogenesis, J. Nanobiotechnol, 19, 1-21, 2021.
9. Negut I., Dorcioman G., Grumezescu V., Scaffolds for Wound Healing Applications, Polymers, 20, 9-12, 2020.
10. Jana S., Tefft B., Spoon J ., Simari D.B., Scaffolds for Tissue Engineering of Cardiac Valves, Acta Biomater, 10, 2877-2893, 2014.
11. Jana S., Tefft B.J., Spoon D.B., Simari R.D., "Scaffolds for Tissue Engineering of Cardiac Valves, Acta Biomater, 11, 2877-2893, 2018.
12.Eltom A., Zhong G., Muhammad A., Scaffold Techniques and Designs in Tissue Engineering Functions and Purposes: A Review, Advances in Materials Science and Engineering, 2, 25-36, 2020.
13. Eltom A., Zhong G., Muhammad A., Scaffold Techniques and Designs in Tissue Engineering Functions and Purposes, Advances in Materials Science and Engineering, 25, 120-131, 2019.
14. Sultana N., Mechanical and Biological Properties of Scaffold Materials, In Functional 3D Tissue Eng. Scaffolds, 12, 1-21, 2021.
15. Sultana N ., Mechanical and Biological Properties of Tissue Materials, In Functional 3D Tissue Eng. Scaffolds, Prairie View A&M University, USA, 1-21, 2018.
16. Yang Y.L., Kaufman L. J., Motte S., Pore Size Variable Type I Collagen Gels and Their Interaction With Glioma Cells, Biomaterials, 21, 5676-5688, 2010.
17. Brown B.N., Valentin J.E., Stewart-Akers A.M., McCabe G.P., Badylak S.F., Macrophage Phenotype and Remodeling Outcomes in Response to Biologic Scaffolds With and Without a Cellular Component, Biomaterials, 30, 1482-1491, 2017.
18. Siritientong T., Srichana T., Aramwit P., The Effect of Sterilization Methods on the Physical Properties of Silk Sericin Scaffolds, AAPS PharmSciTech, 12, 771-781, 2017.
19. Horakova J., Klicova M., Erben J., Klapstova A., Novotny V., Behalek L., Impact of Various Sterilization and Disinfection Techniques on Electrospun Poly-ε-Caprolactone, ACS Omega, 5, 8885-8892, 2020
20. Łopianiak I., Butruk-Raszeja B.A., Evaluation of Sterilization/Disinfection Methods of Fibrous Polyurethane Scaffolds Designed for Tissue Engineering Applications, Int J. Mol. Sci, 21, 80-92, 2020.
21. Toth J.M., Anab H.S., Lim T.H., Ran Y., Weiss N.G., Lundberg W.R., Xu R.M., Lynch K.L., "Evaluation of Porous Biphasic Calcium Phosphate Ceramics for Anterior Cervical Interbody Fusion in a Caprine Model,. Spine, 20, 2203-2210, 2013.
22. Ribas R.G.,Schatkoski V.M., Do Amaral Montanheiro T.L., De Menezes B.R., Stegemann C., Leite D.M., Thim G.P., Current Advances in Bone Tissue Engineering Concerning Ceramic and Bioglass Scaffolds: A Review, Ceram. Int, 17, 21051-21061, 2019.
23. Nikolova M.P., Chavali M.S., Recent Advances in Biomaterials for 3D Scaffolds: A Review, Bioact. Mater, 4, 271-292, 2019.
24. Asadi N., Del Bakhshayesh A.R., Davaran S., Akbarzadeh A., Common Biocompatible Polymeric Materials for Tissue Engineering and Regenerative Medicine, Mater. Chem. Phys, 24, 12-28, 2020.
25. Yoon D.M., Fisher J.P., Natural and Synthetic Polymeric Scaffolds, Biomedical Materials, Springer Cham, Switzerland, 257-283, 2021.
26. Ghassemi T., Shahroodi A., Ebrahimzadeh M.H., Mousavian A., Movaffagh J., Moradi A., "Current Concepts in Scaffolding for Bone Tissue Engineering, Arch. Bone Joint Surg, 2, 20-32, 2018.
27. Soundarya S.P., Menon A.H., Chandran S.V., Selvamurugan N., Bone Tissue Engineering: Scaffold Preparation Using Chitosan and Other Biomaterials With Different Design and Fabrication Techniques, J. Biol. Macromol, 119, 1228-1239, 2018.
28. Tonda-Turo C., Boffito M., Cassino C., Gentile P., Ciardelli G., Biomimetic Polyurethane–Based Fibrous Scaffolds, Mater. Lett, 16, 9-12, 2016.
29. Asadi N., Alizadeh E., Salehi R., Khalandi B., Davaran S., Akbarzadeh A., Nano Composite Hydrogels for Cartilage Tissue Engineering: A Review, Artif. Cell Nanomed. Biotechnol, 46, 465-471, 2020.
30. Matsuda S., Taniguchi N., Fujibayashi S., Takemoto M., Sasaki K., Otsuki B., Nakamura T., Matsushita T., Kokubo T., Effect of Pore Size on Bone Ingrowth Into Porous Titanium Implants Fabricated by Additive Manufacturing: An In-vivo Experiment., Mater. Sci. Eng. C, 59, 690-701, 2016.
31. Raucci M.G., Guarino V., Ambrosio L., Hybrid Composite Scaffolds Prepared by Sol–Gel Method for Bone Regeneration, Compos. Sci. Technol, 70, 1861-1868, 2017.
32. Yao H., Wang J., Mi S., Photo Processing for Biomedical Hydrogels Design and Functionality: A Review, Polymers, 10, 25-35, 2017.
33. Akriti S., Jugal T., Punuri B., Babu J., Various Manufacturing Methods and Ideal Properties of Scaffolds for Tissue, Smart Materials in Manufacturing, 2, 22-32, 2023.
34. Eldesouky I., Harrysson O., West H., Elhofy H., Electron Beam Melted Scaffolds for Orthopedic Applications, Addit. Manuf, 17, 169-175, 2019.
35. Xie Y., Sutrisno L., Yoshitomi T., Kawazoe N., Yang Y., Chen G., Three Dimensional Culture and Chondrogenic Differentiation of Mesenchymal Stem Cells in Interconnected Collagen Scaffolds, Biomed. Mater, 17, 34-43, 2022.
36. Langer R., Tirrell D.A., Designing Materials for Biology and Medicine, Nature, 24, 487-492, 2015.
37. Behravesh E., Mikos A.G., Three-Dimensional Culture of Differentiating Marrow Stromal Osteoblasts in Biomimetic Poly (Propylene Fumarate-co-Ethylene Glycol), J. Biomed. Mater, 22, 698-706, 2018.
38. Clements I.P., Kim Y.T., English A.W., Lu X., Chung A., Bellamkonda R.V., Thin Film Enhanced Nerve Guidance Channels for Peripheral Nerve Repair, Biomaterials, 23, 3834-3846, 2019.
39. Mousa M., Evans N.D., Oreffo R.C., Dawson J., Clay Nanoparticles for Regenerative Medicine and Biomaterial Design: A Review of Clay Bioactivity, Biomaterials, 2, 25-36, 2017.
40. Yadav V., Roy S., Singh P., Khan Z., Jaiswal A., 2D MoS2 - Based Nano Materials for Therapeutic, Bioimaging, and Biosensing Applications, Small, 21, 27-40, 2019.
41. Yang J., Yang YW., Metal-Organic Frameworks for Biomedical Applications, Small, 12, 21-36, 2020.
خواص و روش‌های ساخت داربست‌ها برای استفاده در مهندسی بافت
محمد رسولی1 ، سهیلا کاشانیان*2
1 کرمانشاه، دانشگاه رازی، دانشجوی دکتری نانوزیست‌فناوری
2 کرمانشاه، دانشگاه رازی، دکتری بیوشیمی (استاد تمام)، گروه نانوزیست‌فناوری
چکیده
مهندسی بافت علمی است که از ترکیب داربست، سلول و مولکول‌های زیستی فعال برای ساخت بافتی با هدف بازسازی یا حفظ عملکرد و بهبود بافت آسیب‌دیده یا حتی اندامی در آزمایشگاه استفاده می‌کند. پوست و غضروف مصنوعی ازجمله بافت‌های مهندسی‌شده‌ای هستند که سازمان غذا و داروی آمریکا (FDA) آن‌ها را برای استفاده بالینی تأیید کرده است. دقت در طراحی و ساخت داربست با خواص ایده‌آل مانند زیست‌سازگاری، زیست‌تخریب‌پذیری، ویژگی‌های مکانیکی و سطحی برای کاربردها در مهندسی بافت بسیار مهم است. علاوه بر این، این روش‌ها باید بتوانند داربست‌های ساخته‌شده را از حالت بالقوه به کاربردهای بالفعل ترجمه کنند. فناوری‌های ساخت متعددی برای طراحی داربست‌های سهبعدی ایده‌آل با ساختارهای نانو و میکرو کنترل‌شده برای دستیابی به پاسخ زیستی نهایی استفاده شده‌اند. این بررسی برنامه‌های کاربردی و پارامترهای ایده‌آل (زیستی، مکانیکی و زیست‌تخریب‌پذیری) داربست‌ها را برای مهندسی‌های مختلف زیست‌پزشکی و بافت برجسته می‌کند. این بررسی به‌طور مفصل در مورد روش‌های مختلف طراحی توسعه‌یافته و استفاده‌شده برای طراحی ساخت داربست‌ها بحث می‌کند. این روش‌ها شامل ریخته‌گری با حلال/ لیچینگ ذرات، خشک کردن انجمادی، جداسازی فاز ناشی از حرارت (TIPS)، کف گازی (GF)، فوم پودری، سل-ژل، الکتروریسی، استریولیتوگرافی (SLA)، مدل‌سازی رسوب ذوب‌شده (FDM)، انتخابی تف‌جوشی لیزری (SLS)، تکنیک جت بایندر، چاپ جوهرافشان، چاپ زیستی به کمک لیزر، نوشتن سلولی مستقیم و تولید افزودنی مبتنی بر فلز با تمرکز بر مزایا، محدودیت‌ها و کاربرد آن‌ها در مهندسی بافت را مورد بررسی قرار می‌دهد.
کلمات کلیدی: مهندسی بافت، داربست، سلول‌های بنیادی، نانوفناوری
*پست الکترونیکی مسئول مکاتبات:
s.kashanian@razi.ac.ir
1 مقدمه
اساس مهندسی بافت از ۳۰ سال پیش (دهه ۹۰ میلادی) تاکنون ثابت است]1[. این فرایند با برقراری پیوند بین علم مواد و زیست‌شناسی به بازسازی بافت و عملکرد اندام‌ها کمک می‌کند. در مهندسی بافت، ماده‌ای زیست‌تخریب‌پذیر که در محیط بدن خودبه‌خود از بین می‌رود، ساختاری شبیه به یکی از بافت‌ها یا اندام‌های آسیب‌دیده می‌گیرد. به این ساختار داربست می‌گویند]2[. سلول‌های مناسب برای تشکیل بافت موردنظر روی این داربست قرار می‌گیرند. داربست در بدن جاندار کاشته می‌شود و با «تکثیر سلول‌ها» (Proliferation)، تشکیل اتصالات بین سلولی و در نهایت تشکیل بافت، داربست کم‌کم از بین می‌رود. بررسی راه‌حل‌های نوآورانه برای بهبود مراقبت‌های بهداشتی افراد سالخورده و بیماران همچنان چالشی جهانی است. در میان تعدادی از راهبرد‌ها برای رسیدن به این هدف، مهندسی بافت به‌تدریج به رویکردی امیدوارکننده برای رفع نیازهای آینده بیماران تبدیل شده است. در مهندسی بافت از داربست‌ها به‌عنوان پشتیبان کشت سلول استفاده می‌شود؛ همچنین از موادی جهت چسبندگی و رشد سلول‌ها به داربست استفاده می‌شود. از پیشگامان مهندسی بافت می‌توان از دکتر گرین در سال 1970 یاد کرد]3[. مطالعات بسیاری طی سال‌های بعد در این زمینه انجام گرفت. روش‌های مرسوم دارای ایراداتی مانند مقاومت مکانیکی پایین سلول‌های مهندسی‌شده و محدودیت مواد مغذی و … بود. بنابراین با پیشرفت نانوفناوری و ابزارهای آن، مهندسی بافت نیز با پیشرفت‌هایی روبرو شد. از آنجایی که مواد با ابعاد نانو دارای ویژگی‌های متفاوتی هستند و نانوفناوری در زمینه‌های تولید داربست‌ها، مهندسی سلولی و دستکاری زیست‌مولکولی دارای کاربردهایی است که در ادامه بحث خواهد شد. موقعیت‌ها و بیماری‌های مختلف اثرات مخربی بر بدن دارند که می‌تواند منجر به از کار افتادن اندام‌ها و شرایط تهدیدکننده زندگی شود. پیوند خودکار و آلوگرافت برای جایگزینی و ترمیم بافت‌ها یا اندام‌های آسیب‌دیده استفاده می‌شود که دسترسی محدودی دارند]4[. مهندسی بافت رویکردی را برای بازسازی و ترمیم بافت‌های آسیب‌دیده با استفاده از داربست‌ها ارائه کرده است که انتظار می‌رود محدودیت‌های مواد و روش‌های موجود برطرف شود. داربست‌ها مواد زیستی‌ای هستند که جزء مهم مهندسی بافت را تشکیل می‌دهند و برای ترمیم، بهبود و نگه‌داری تشکیل بافت استفاده می‌شوند. داربست در مهندسی بافت نقش ماتریکس خارج سلولی (ECM) را ایفا می‌کند که برای معماری و عملکرد سلول استفاده می‌شود. داربست‌ها باید حجم خالی مورد نیاز برای عروقی شدن و تشکیل بافت‌های جدید را در کنار خود ارائه دهند و همچنین قابلیت بازسازی برای ادغام بافت میزبان پس از کاشت را داشته باشند. آن‌ها باید ثبات و تطبیق‌پذیری از نظر استحکام مکانیکی و شکل برای بازسازی بافت معیوب را فراهم کنند. بسته به طرح زیست‌ماده، داربست‌ها را می‌توان به انواع مختلفی از جمله داربست متخلخل، داربست هیدروژلی، داربست لیفی، داربست میکروکروی، داربست بدون سلول و داربست کامپوزیتی متمایز کرد]5[. داربست‌های متخلخل به اشکال مختلفی مانند مش، فوم، اسفنج و الیاف زیست‌تخریب‌پذیر در مقیاس میکرو و نانو وجود دارند. ماهیت متخلخل آن‌ها اجازه کشت سلولی را می‌دهد و تبادل مواد مغذی مورد نیاز را از طریق منافذ به هم پیوسته تسهیل می‌کند. داربست متخلخل در حالت ایده‌آل باید دارای تخلخل بالا و نسبت سطح به حجم زیاد باشد که برای انتشار مواد مغذی ضروری است. داربست‌های لیفی از نانوالیاف تشکیل شده‌اند که تقلید از محیط بافت انسانی را ترویج می‌کنند. سنتز این الیاف را می‌توان از طریق الکتروریسی، خودگردایش، جداسازی فاز و سنتز قالب به‌دست آورد. داربست‌های بدون سلول]6[، فاقد اجزای سلولی بافت هستند. ماتریس‌های غنی از کلاژن به‌دست آمده با حذف اجزای سلولی بافت‌ها برای ساخت داربست‌های بدون سلولی استفاده شده است. داربست‌های هیدروژلی را می‌توان با استفاده از هر دو حالت طبیعی درشت‌مولکول‌ها و پلیمرهای مصنوعی طراحی و ساخت. داربست‌های هیدروژلی تهیه‌شده با استفاده از پلیمرهای مصنوعی، تنظیم بهینه خواص ساختاری، عملکردی و مکانیکی را ممکن می‌سازد. داربست‌های کروی برای تحویل آنتی‌بیوتیک‌ها و سایر داروها مناسب هستند، زیرا از نظر مورفولوژی، ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی و فرایند تولید دارای مزایای متعددی هستند. با توجه به این مزایا، آن‌ها به‌طور گسترده در طراحی دارویی مولکول‌های محصورشده استفاده می‌شوند. گزارش شده است که کره‌های کلاژن و کیتوزان به توسعه داربست‌هایی برای بازسازی پوست کمک می‌کنند]7[. گزارش شده است که استفاده از مواد کامپوزیت سرامیکی- پلیمری-زیستی در کنترل ویژگی‌های مواد برای تسهیل پاسخ‌های فیزیولوژیکی افزایش‌یافته از بافت میزبان مفید است]8[. در مطالعه دیگری، داربست کامپوزیتی سرامیکی پلیمری از پلی‌لاکتیک-کو-گلیکولیک اسید/هیدروکسی‌آپاتیت (PLGA/HA) با تخلخل بالا و زیست‌سازگاری خوب و استحکام مکانیکی افزایش یافته در ساخت داربست را نشان داده است]9[. ماریا و همکاران مطالعات رده سلولی آزمایشگاهی که از آن‌ها به‌عنوان الگویی برای رشد سلولی استفاده کرده است را گزارش داده‌اند]10[.
2 مهندسی بافت (Tissue Engineering)
ترمیم یا بازسازی کامل بافت‌ها یا اندام‌های آسیب‌دیده و بازیابی عملکرد آن‌ها آرزوی انسان بوده است. به نظر می‌رسد ظهور مهندسی بافت و پزشکی بازساختی (TERM) (tissue engineering and regenerative medicine) این امکان را فراهم می‌سازد. مهندسی بافت سلول‌ها، داربست‌ها و عوامل رشد را برای بازسازی بافت‌ها یا جایگزینی بافت‌های آسیب‌دیده یا بیمار ترکیب می‌کند. در حالی که پزشکی بازساختی، مهندسی بافت را با سایر راهبرد‌ها، از جمله درمان مبتنی بر سلول، ژن‌درمانی و تعدیل ایمنی ترکیب می‌کند تا بازسازی بافت/ ارگان را در داخل بدن القا کند]11[. مهندسی بافت و پزشکی بازساختی علمی چندرشته‌ای است و علوم پایه مانند علم مواد، زیست‌مکانیک، زیست‌شناسی‌سلولی و علوم پزشکی را برای تحقق بخشیدن به ترمیم یا بازسازی عملکردی بافت/ارگان ترکیب می‌کند. با تشدید روند پیری جمعیت جهان، تقاضای فزاینده‌ای برای جایگزینی اعضای بدن وجود دارد. TERM پتانسیل پاسخگویی به نیازهای آینده بیماران را دارد. هدف TERM ایجاد مجموعه سلول/ مواد زیستی سهبعدی است که عملکردی مشابه بافت/اندام زنده دارد و ممکن است برای ترمیم یا بازسازی بافت/ اندام آسیب‌دیده استفاده شود. نیاز اساسی این مجموعه این است که بتواند از رشد سلولی، حمل‌ونقل مواد غذایی و مواد زائد و تبادل گاز پشتیبانی کند]12[.
شکل 1 سه ضلع اصلی مهندسی بافت]11[
3 ویژگی‌های داربست ایده‌آل
ویژگی‌های هر داربست بر اساس نوع بافتی که قرار است در آن قرار داده شود، تعیین می‌شود. به‌عنوان مثال، داربست پلیمری سفت و سخت برای بافت‌های سخت مانند استخوان مورد نیاز است، در حالی که داربست پلیمری انعطاف‌پذیر برای بافت‌های نرم مانند اعصاب و داربست پلیمری انعطاف‌پذیر برای بافت‌های انعطاف‌پذیر مانند پوست یا عروق خونی مورد نیاز است. دیدن تأثیر این خواص مواد بر سلول‌ها جالب است. به‌عنوان مثال، سلول‌های بنیادی مزانشیمی در مواد سخت‌تر رشد می‌کنند؛ در حالی که سلول‌های بنیادی عصبی در مواد با مدول پایین تمایزیافته و شکوفا می‌شوند]13[. داربست‌های مورد استفاده برای مهندسی دریچه قلب به‌دلیل تماس مستقیم با خون با سایر داربست‌ها متفاوت است. از لحظه کاشت سازه در قلب، باید بتواند جریان قلب و فشار همودینامیک مشخص را تحمل کند. علاوه بر این، سازه همچنین باید در برابر ترومبوز و کلسیفیکاسیون مقاوم باشد. در مورد داربست‌هایی که برای مهندسی بافت استخوان استفاده می‌شود، پارامترهای خاصی مانند توانایی تحمل وزن در طول دوره ترمیم، اتصال سلولی، عدم واکنش التهابی و سمیت، زیست‌تخریب‌پذیری و زیست‌سازگاری باید در نظر گرفته شود.
1-3 ویژگی‌های ساختاری: داربست‌ها باید فضای کافی برای تشکیل بافت را در اختیار سلول‌ها قرار دهند. برای انتقال مواد مورد نیاز سلول این ساختارها باید تخلخل توأم با استحکام کافی داشته باشند. همچنین سرعت تخریب آن‌ها باید با سرعت تشکیل بافت جدید متناسب باشد]14[.
2-3 ویژگی‌های زیستی : داربست باید دارای تعدادی خاصیت زیستی باشد که در شکل 2 نشان داده شده است، از جمله غیرسمی بودن و زیست‌سازگاری. این ویژگی‌ها به داربست‌ها اجازه می‌دهد تا به‌طور هم‌زمان تشکیل بافت‌های جدید را تقویت کنند؛ در حالی که تحت تخریب قرار می‌گیرد، بدون تداخل با سایر عملکردهای سلولی فعالیت می‌کند]15[.