گام محققان دانشگاه امیركبیر برای تولید داربست حاوی مواد معدنی ترمیم استخوانی

به گزارش روز شنبه گروه علمی ایرنا از روابط عمومی دانشگاه صنعتی امیركبیر مریم عطایی، مجری طرح هدف از مهندسی بافت را به كارگیری روش ها و مواد مهندسی برای ساخت بافت جدید زنده دانست و گفت: یكی از اهداف اصلی مهندسی بافت جداسازی سلول ها و رشد آنها روی یك داربست سه بعدی تحت شرایط كنترل شده است. سپس محصول تولید شده با استفاده از سلول های بنیادی به محل مورد نظر در بدن بیمار انتقال داده و داربست با گذشت زمان تخریب می شود.
وی یكی از مزایای این روش را نیاز كمتر بیمار به اعمال جراحی و كاهش طول دوره بهبودی ذكر كرد و یادآور شد: رویارویی با سیستم های حساس و پیچیده ای مانند بدن انسان استفاده از مواد داربستی را چالش برانگیز كرده است.
عطایی با اشاره به افزایش شیوع اختلالات استخوانی در جهان، خاطر نشان كرد: انتظار می رود میزان اختلالات استخوانی تا سال 2020 دوبرابر شود؛ به ویژه درمورد جمعیت هایی كه در آنها كهولت و چاقی در اثر بی تحركی ایجاد می‎شود.
این محقق تاكید كرد: بافت استخوان مهندسی شده با توجه به محدودیت نداشتن در استفاده و منتقل نشدن بیماری، به عنوان جایگزین مطلوب برای پیوندهای استخوانی معمول محسوب می‌شوند؛ زیرا هدف مهندسی بافت استخوان، القای بازسازی استخوان از طریق تركیب سلول ها، بایومتریال ها و فاكتورهای رشد است.
مجری این طرح با بیان اینكه پیوندهای استخوانی فراوان برای بهبود ترمیم و بازسازی استخوان به كار برده می شوند، یادآور شد: ترمیم نواقص استخوانی با استفاده از مهندسی بافت، روش بهینه‌ای به شمار می آید؛ زیرا فرایند ترمیم با بافت خود بیمار انجام و با گذشت زمان بازسازی بافت تكمیل می شود.
وی با اشاره به مطالعات انجام شده در این زمینه، گفت: نتایج این تحقیقات نشان می دهد درمان های كلینیكی رایج برای ترمیم استخوان، محدودیت ها و پیچیدگی های زیادی دارند كه این درمان ها شامل پیوند عضو به صورت آلوگرافت و اتوگرافت است.
عطایی با تاكید بر اینكه امروزه اتوگرافت ها به عنوان یك استاندارد طلایی برای پیوندهای استخوانی معرفی شده اند، اظهار كرد: این روش تركیبات لازم برای القای استخوانی، استخوان سازی و هدایت استخوانی را دارد، اما اتوگرافت ها نیازمند برداشت استخوان از بیمار و جراحی مجدد هستند. اینگونه پیوند استخوان گرانقیمت بوده و باعث ایجاد جراحت، جای زخم و سایر عوارض در بدن فرد اهداكننده می شود ضمن آنكه ریسك عمل جراحی به دلیل خونریزی، تورم، عفونت و دردهای مزمن بالا است.
وی از اجرای تحقیقاتی در این زمینه خبر داد و گفت: این مطالعات با عنوان «طراحی و ساخت داربست های هیبریدی نانولیفی بر پایه پلی لاكتاید و آلجینات برای ارزیابی رفتار و زیستایی سلول های بنیادی» اجرایی شده است.
مجری طرح هدف از این پروژه را طراحی داربست هیبریدی و نانولیفی بر پایه پلی لاكتاید و آلجینات با استفاده از رسوبات معدنی هیدروكسی آپاتیت، جز معدنی استخوان طبیعی ذكر كرد كه بتوان با استفاده از نمونه حاصل به ترمیم آسیب های استخوانی كمك كرد و جایگزین مناسبی برای روش های یاد شده به دست آورد.
به گفته این محقق داربست های نانولیفی تهیه شده از روش الكتروریسی به دلیل داشتن نسبت سطح به حجم بالا، تخلخل بالا در سایز نانو در مقایسه با ابعاد ماكرو و میكرو، «میانكنش» سلولی بهتری ایجاد می كنند و انتخاب مناسبی برای مهندسی بافت استخوان هستند، ضمن آنكه می توانند ماتریس خارج سلولی استخوان طبیعی را به خوبی تقلید كنند.
وی به بیان نحوه اجرای این پروژه پرداخت و گفت: ابتدا لازم بود بتوانیم نانو الیاف مناسبی از محلول های پلیمری پلی لاكتاید و آلجینات به دست آوریم كه در این راستا شرایط متفاوت الكتروریسی، دما، ولتاژ و نرخ ترریق برای هر محلول آزمایش شد و برای الكتروریسی آلجینات از یك پلیمر سنتزی و زیست سازگار، پلی اتیلن اكساید، استفاده شد كه نسبت های مختلفی از محلول پلیمری یادشده در محلول آلجینات را آزمایش كردیم.
عطایی اضافه كرد: پس از تعیین شرایط بهینه برای الكتروریسی، سه گروه داربست «خالص پلی لاكتاید»، «هیبریدی پلی لاكتاید و آلجینات» و «هیبریدی پلی لاكتاید و آلجینات حاوی بلورهای هیدروكسی آپاتیت در سطح» تهیه شد كه با استفاده از روش غوطه وری در محلول شبیه سازی شده بدن و قرارگیری به مدت 10 روز در دمای 37 درجه سانتیگراد به دست آمد. برای عدم انحلال نمونه های حاوی نانوالیاف آلجینات، قبل از قرارگیری نمونه ها در محلول شبیه سازی شده بدن، عملیات پایدارسازی دومرحله ای نمونه های حاوی آلجینات صورت گرفت.
وی با اشاره به اینكه نمونه ها برای بررسی ریز ساختار یا تایید تشكیل بخش معدنی، تحت آزمون های مختلف قرار گرفتند،‌ گفت: در نهایت سازگاری نمونه ها با محیط زیستی بررسی شد كه این آزمون با كشت سلول های بنیادی مزانشیمی بر سطح داربست ها صورت گرفت و میزان زیست سازگاری نمونه ها با یكدیگر مقایسه شدند.
مجری طرح به نتایج به دست آمده از این آزمایشات اشاره كرد و افزود: در خلال این آزمون دیده شد در نمونه هیبریدی حاوی جز معدنی نسبت به سایر نمونه ها، روند تكثیر سلولی كند بود. علت این امر تمایل سلول های بنیادی به تمایز بر سطح داربست یاد شده بود كه منجر به افزایش تمركز هسته سلولی بر تمایز استخوانی نسبت به تكثیر می شود.
به گفته وی در نمونه هیبریدی ترغیب سلول ها به تمایز به سمت سلول های استخوان ساز شده و در نهایت، برای استفاده در مهندسی بافت استخوان پیشنهاد داده شد.
عطایی یادآور شد: نمونه معرفی شده می تواند جایگزین مناسبی برای روش هایی چون استفاده از اتوگرفت ها، آلوگرفت ها و زنوگرفت ها باشد و از طرف دیگر می توان از سلول های بنیادی بدن خود فرد استفاده كرد تا خطر رد ایمنی را از بین برد.
به گفته وی این پروژه تحقیقاتی به راهنمایی دكتر ایمان شعبانی از دانشكده مهندسی پزشكی دانشگاه صنعتی امیركبیر و مشاوره دكتر احسان سیدجعفری از گروه بیوتكنولوژی دانشگاه تهران اجرایی شده است.
علمی**9157**1440
تنظیم: منصوره شوشتری** انتشار: گلشن
برای اطلاع از اخبار متنوع علمی و فناوری، با كانال علمی ایرنا در تلگرام همراه شوید:
irnaelm@
https://telegram.me