ترمیم استخوان و غضروف با جوهر زیستی ایرانی
مهر/ محققان کشور موفق به تولید جوهر زیستی شدند که برای ترمیم استخوان و مفاصل آسیب دیده به کار می رود و می تواند روش مکملی برای مهندسی بافت باشد.
علی مختارزاده فارغ التحصیل رشته مهندسی پزشکی از دانشگاه صنعتی امیرکبیر مجری طرح «ساخت و مشخصه یابی هیدروژل ترکیبی به عنوان کاغذزیستی جهت استفاده در چاپ سه بعدی غضروف استئوکندرال (بافت غضروف- استخوان)» گفت: آسیب های وارده به بافت استخوان-غضروف که در مفاصلی مانند مفصل زانو وجود دارند، به دلیل فعالیت های ورزشی نادرست، چاقی و سابقه ژنتیکی به وجود آمده اند.
وی افزود: به دلیل آناتومی ویژه این بافت و عدم وجود رگ های خونی و عصب در بافت غضروف-استخوان امکان ترمیم خود به خودی توسط بدن فرد آسیب دیده وجود نداشته و شرایط برای ایجاد آسیب بیشتر وجود خواهد داشت.
به گفته وی، همچنین اکنون از زیست مواد فلزی همانند آلیاژهای تیتانیوم برای جایگزینی مفاصل استخوانی استفاده می کنند که به دلیل سخت تر بودن این مواد نسبت به سازه های طبیعی و همچنین رهایش یون های سمی توسط این مواد، امکان آسیب بیشتر و به خطر انداختن سلامتی وجود دارد.
وی تاکید کرد: از این رو مهندسی بافت وارد عمل می شود که این طرح نیز در راستای ترمیم بافت اجرایی شده است. ما توانستیم زیست موادی را طراحی کنیم که در راستای ترمیم بافت مفصل استخوانی موثر واقع می شود.
وی افزود: از این رو ستفاده از روشهای ترمیمی مهندسی بافت در ترمیم این بافت ضروری است. به علاوه معماری، غلظت و نوع مواد زیستی ماتریس خارج سلولی و اندازه و جهت گیری آنها، اندازه و نوع سلول ها و سایر فاکتور های زیستی در این بافت به صورت گرادیانی تغییر می‌کنند (از بخش استخوانی به بخش غضروفی). از این رو لزوم استفاده از روش های تولید نوین مانند چاپ زیستی به جای روش های قدیمی مهندسی بافت اهمیت پیدا می‌کند.
این محقق خاطر نشان کرد: از این رو طراحی داربست هایی که مواد تشکیل دهنده و خواص مختلف آنها به صورت گرادیانی تغییر می کنند، جهت تحقق تقلید زیستی که از رویکردهای مهندسی بافت است، ضرورت دارد.
وی با بیان اینکه جهت دستیابی بهتر و ممکن ساختن تغییرات گرادیانی در ابعاد میکرو، استفاده از روش ساخت چاپ زیستی داربست های حاوی سلول، مناسب است، عنوان کرد: با ایده و نوآوری که در انجام این تحقیق اتخاذ شده است، ساختار گرادیانی بافت استئوکندرال (بافت غضروف- استخوان) تقلید شده است.
این محقق گفت: بر خلاف پژوهش ها و تحقیقاتی که در دسترس هستند، در این تحقیق داربستی با بیش از دو لایه جهت تقلید دقیق تر این بافت طراحی شده بود. از سوی دیگر، به دلیل سنتز یکی از اجزای تشکیل دهنده داربست که در فاز استخوانی به کار می رفت، هزینه های ساخت داربست تا حد زیادی کاهش یافت.
وی با اشاره به نتایج تحقیق گفت: پاسخ هایی که از آزمون های مختلف به دست آمد، نشان از دستیابی به خواص مکانیکی، ویژگی های تحریک سلولی، خواص تورمی و تخلخلی گرادیانی در لایه های مختلف داشت. همچنین با فراهم شدن شرایطی جهت طراحی دستگاه های چاپ-زیستی برای استفاده در این پروژه، امکان تجاری سازی و بومی سازی وجود خواهد داشت.
وی افزود: نتایج این پژوهش در صنایع پزشکی و بایومتریال ها به کار گرفته می شود. همچنین تکامل داربست ها و نتایج به دست آمده از این تحقیق می توانند در ترمیم بافت های استخوانی، غضروفی و استئوکندرالی به عنوان داربست های مهندسی بافت به کار گرفته شوند.
این محقق تاکید کرد: نکته ای که این تحقیق را متمایز می کند، تقلید زیستی دقیق بافت هدف با در نظر گرفتن چند لایه مختلف با غلظت های زیست مواد متفاوت است. به این ترتیب با تقلید زیستی و استفاده از روش های تولید که امکان تولید در مقیاس میکرو را فراهم می کنند، امکان شبیه سازی دقیق تر بافت هدف و ترمیم مناسب فراهم می شود.
وی گفت: همانطور که ذکر شد، تحقیقاتی مشابه انجام شده است؛ امّا تقلید زیستی دقیقی انجام نشده و ساختار گرادیانی بافت استئوکندرال با دقت بیشتر و در لایه های متعدد شبیه سازی شده است. به این ترتیب می توان این تحقیق را تکمیل کننده داربست های مهندسی بافت استئوکندرال دانست.
فارغ التحصیل دانشگاه صنعتی امیرکبیر با اشاره به مزایای این طرح گفت: طراحی و زیست تقلید دقیق داربست ها جهت ترمیم بافت استئوکندرال و استفاده از زیست مواد مناسب جهت تحریک سلول های استخوانی و غضروفی و همچنین تولید و ساخت در مقیاس میکرو، از مزایای مهم این طرح بوده است.
دکتر رعنا ایمانی عضو هیئت علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر و دکتر پروین شکراللهی هیئت علمی پژوهشکده پلیمر و پتروشیمی اساتید راهنمای این پروژه بودند.