روشی ارزان برای ترمیم استخوان‌های آسیب‌دیده

پژوهشگران پژوهشکده فناوری‌های نو در دانشگاه صنعتی امیرکبیر در تحقیقات آزمایشگاهی خود موفق به تولید یک نانوکامپوزیت پلیمری شدند که می‌توان از آن به‌عنوان یک جایگزین مناسب برای استخوان در بدن استفاده کرد.

کد خبر: ۱۰۹۸۲۷

تاریخ: ۱۲ خرداد ۱۳۹۵ - ۰۹:۴۱

به گزارش ایران اکونومیست به نقل از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری، این نانوکامپوزیت زیست سازگار در حوزه‌های پزشکی، دندانپزشکی و ارتوپدی کاربرد خواهد داشت. گفتنی است، ارزیابی درون تنی این داربست‌ها بر روی حیوان از جمله خرگوش در حال انجام است.
استخوان‌ها نقش‌های گوناگونی را در بدن ایفا می‌کنند که مهم‌ترین آن‌ها حفاظت از اندام مختلف در بدن است. این قابلیت‌ها و ظرفیت‌های استخوان می‌تواند توسط بیماری‌ها و آسیب‌ها تحت تأثیر قرار گیرد. تغییرات عمده در ساختار استخوان به دلیل بیماری یا آسیب‌دیدگی منجر به کاهش کیفیت زندگی بیمار و بروز درد می‌شود. مهندسی بافت یک ‌رشته‌ی بین رشته ای است که با به کار گیری اصول مهندسی زیستی و علوم بالینی با معرفی یک جایگزین، به حل مشکلات پزشکی مربوط به از دست دادن یک عضو یا بافت می‌پردازد. یکی از اجزای مهم در مهندسی بافت و ترمیم بافت‌های استخوانی، داربست‌های استخوانی است که نقش مرکزی هدایت تشکیل استخوان به اشکال مطلوب را ایفا می‌کند. تاکنون گام‌های مهمی در جهت درمان آسیب‌های شدید اسکلتی به‌صورت کلینیکی صورت گرفته است.
دکتر سعید صابرسمندری ضمن ارائه‌ی توضیحاتی در خصوص مواد تشکیل‌دهنده‌ی استخوان و خصوصیات داربست‌های مورد استفاده در بازسازی استخوان به تشریح اهداف دنبال شده در این پژوهش پرداخت و گفت: «داربست‌های مورد استفاده در بازسازی استخوان باید از ساختار و خواص شیمیایی، فیزیکی و مکانیکی ماتریس استخوانی خارج سلولی تقلید کنند. استخوان متشکل از کامپوزیت متخلخل فازهای نفوذی کلاژن (پلیمر) و هیدروکسی آپاتیت (سرامیک) است. بنابراین هدف از انجام این طرح، تولید یک داربست نانوکامپوزیتی پلیمری-سرامیکی استخوانی زیست‌تخریب‌پذیر و زیست سازگار بوده است که با خواص مکانیکی مشابه با استخوان طبیعی برخوردار باشد.»
به گفته‌ی این محقق، این داربست نانوکامپوزیتی از مواد اولیه‌ی کاملاً طبیعی و ارزان و با روشی آسان و کم‌هزینه‌ی تولید شده است. همچنین این داربست‌ها دارای خصوصیات مشابه با بافت استخوان هستند و مواد به کار رفته در آن‌ها موجب بروز اثرات جانبی در بدن نخواهد شد.
داربست نانوکامپوزیتی سنتز شده در این طرح متشکل از یک جزء سلولزی به‌عنوان پلیمر و یک جزء از جنس هیدروکسی آپاتیت به‌عنوان جز سرامیکی بوده است. وجه تمایز این داربست‌ها با داربست‌های مشابه، گرفت پلیمریزاسیون سلولز است. داربست سلولز-گرفت-پلی آکریلامید/نانو-هیدروکسی آپاتیت دارای خواص مکانیکی نزدیک به استخوان طبیعی است و همچنین اندازه تخلخل‌ها در آن برای جایگزینی و رشد سلول‌های استخوانی بسیار مناسب است. عملکرد داربست تولید شده از نقطه‌نظرهای خواص مکانیکی، زیست سازگاری، زیست فعالی و قابلیت بازسازی استخوان نسبت به نمونه‌های مشابه بهبود قابل‌توجهی یافته است.
صابرسمندری در رابطه با مراحل سنتز این داربست گفت: «ابتدا نانوذرات هیدروکسی آپاتیت با قابلیت زیست سازگاری و زیست فعالی بالا با روشی بهینه سنتز شدند تا بتوان از آن‌ها برای ساخت داربست نانوکامپوزیتی استفاده کرد. در ادامه مونومر آکریلامید به پلیمر طبیعی سلولز گرفته شده و سلولز-گرفت-پلی آکریلامید به روش پلیمریزاسیون رادیکالی سنتز گردید. در این حین، نانو ذرات هیدروکسی آپاتیت به محلول پلیمری با قابلیت ایجاد پیوندهایی الکتروستاتیکی اضافه شد. همچنین برای شبیه‌سازی هر چه بیشتر داربست استخوانی به استخوان طبیعی انسان، با به‌کارگیری روش خشکایش انجمادی، یک نانوکامپوزیت سه‌بعدی متخلخل تهیه شده و آزمون‌های مربوطه جهت ارزیابی عملکرد این قطعه صورت گرفت.»
این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر سمانه صابر سمندری- محقق و دانش‌آموخته‌ی دانشگاه مدیترانه‌ی شرقی ترکیه- دکتر سعید صابر سمندری و دکتر جمشید آقازاده- اعضای هیأت علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر- شیوا کیازار و علی صادقی - دانشجویان مقاطع ارشد و دکترای این دانشگاه- است. نتایج این کار در مجله‌یInternational Journal of Biological Macromolecules (جلد 86، سال 2016، صفحات 434 تا 442) به چاپ رسیده است.