معرفی داربست جدید حاوی مواد معدنی برای ترمیم استخوان‌های آسیب دیده

پژوهشگران دانشگاه صنعتی امیرکبیر با همکاری دانشگاه تهران داربستی حاوی مواد معدنی را برای ترمیم استخوان‌های آسیب‌دیده معرفی کردند که نتایج آزمایشات آنها نشان داد این داربست منجر به ترغیب سلول‌ها به تمایز به سمت سلول‌های استخوان‌ساز شده است.

کد خبر: ۱۶۳۹۹۴

تاریخ: ۱۷ تير ۱۳۹۶ - ۱۲:۱۴

به گزارش ایران اکونومیست؛  مریم عطایی، مجری طرح هدف از مهندسی بافت را به کارگیری روش‌ها و مواد مهندسی به منظور ساخت بافت جدید زنده دانست و گفت: یکی از اهداف اصلی مهندسی بافت جداسازی سلول‌ها و رشد آنها بر یک داربست سه بعدی تحت شرایط کنترل شده است و در نهایت محصول تولید شده به محل مورد نظر در بدن بیمار انتقال داده شده و داربست با گذشت زمان دچار تخریب می‌شود.

وی یکی از مزایای این روش را نیاز کمتر بیمار به اعمال جراحی و کاهش طول دوره بهبودی ذکر کرد و یادآور شد: رویارویی با سیستم‌های حساس و پیچیده‌ای مانند بدن انسان استفاده از مواد داربستی را چالش برانگیز کرده است.

عطایی با اشاره به افزایش شیوع اختلالات استخوانی در جهان، خاطرنشان کرد: از این رو انتظار می‌رود این میزان تا سال 2020 دو برابر شود، به‌ویژه درمورد جمعیت‌هایی که در آنها کهولت و چاقی در اثر عدم فعالیت ایجاد می‎شود.

این محقق تاکید کرد: بافت استخوان مهندسی شده با توجه به عدم محدودیت در استفاده و عدم انتقال بیماری، به عنوان یک جایگزین مطلوب برای پیوندهای استخوانی معمول محسوب می‌شوند؛ چراکه هدف مهندسی بافت استخوان، القای بازسازی استخوان از طریق ترکیب سلول‌ها، بایومتریال‌ها و فاکتورهای رشد است.

مجری طرح با بیان اینکه پیوندهای استخوانی به طور گسترده برای بهبود ترمیم و بازسازی استخوان به کار برده می‌شوند، یادآور شد: ترمیم نواقص استخوانی با استفاده از مهندسی بافت، روش بهینه‌ای بشمار می‌آید؛ زیرا فرایند ترمیم با بافت خود بیمار انجام می‌پذیرد و با گذشت زمان بازسازی بافت تکمیل می‌شود.

وی با اشاره به مطالعات انجام شده در این زمینه، گفت: نتایج این تحقیقات نشان می‌دهد که درمان‌های کلینیکی رایج برای ترمیم استخوان، دارای محدودیت‌ها و پیچیدگی‌های زیادی هستند که این درمان‌ها شامل پیوند عضو به صورت آلوگرافت و اتوگرافت است.

عطایی با تاکید بر اینکه امروزه اتوگرافت‌ها به عنوان یک استاندارد طلایی برای پیوندهای استخوانی معرفی شده‌اند، اظهار کرد: این روش دارای ترکیبات لازم برای القای استخوانی، استخوان‌سازی و هدایت استخوانی هستند. هرچند که اتوگرافت‌ها نیازمند برداشت استخوان از بیمار و جراحی مجدد هستند. این گونه پیوند استخوان گران‌قیمت بوده و نیز باعث ایجاد جراحت، جای زخم و سایر عوارض در بدن فرد اهداکننده می‌شود؛ ضمن آنکه ریسک 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 داربست‌های هیبریدی نانولیفی بر پایه پلی لاکتاید و آلجینات به منظور ارزیابی رفتار و زیستایی سلول‌های بنیادی» اجرایی شده  است.

مجری طرح هدف از این پروژه را طراحی داربست هیبریدی و نانولیفی بر پایه پلی لاکتاید و آلجینات با استفاده از رسوبات معدنی هیدروکسی آپاتیت، جزء معدنی استخوان طبیعی ذکر کرد که بتوان با استفاده از نمونه حاصل به ترمیم آسیب‌های استخوانی کمک کرد و جایگزین مناسبی برای روش‌های یاد شده بدست آورد.

به گفته این محقق، داربست‌های نانولیفی تهیه شده از روش الکتروریسی بدلیل داشتن نسبت سطح به حجم بالا و تخلخل بالا در سایز نانو در مقایسه با ابعاد ماکرو و میکرو، «میانکنش» سلولی بهتری ایجاد می‌کنند، از این رو انتخاب مناسبی برای مهندسی بافت استخوان هستند و ضمن آنکه می‌توانند ماتریس خارج سلولی استخوان طبیعی را به خوبی تقلید کنند.

وی به بیان نحوه اجرای این پروژه پرداخت و گفت: برای این منظور ابتدا لازم بود که بتوانیم نانو الیاف مناسبی از محلول‌های پلیمری پلی لاکتاید و آلجینات بدست آوریم که در این راستا شرایط متفاوت الکتروریسی، دما، ولتاژ و نرخ ترریق برای هر محلول آزمایش شد و برای الکتروریسی آلجینات از یک پلیمر سنتزی و زیست سازگار، پلی اتیلن اکساید، استفاده شد که نسبت‌های مختلفی از محلول پلیمری یاد شده در محلول آلجینات مورد آزمایش قرار گرفت.

عطایی اضافه کرد: پس از تعیین شرایط بهینه برای الکتروریسی، سه گروه داربست «خالص پلی لاکتاید»، «هیبریدی پلی لاکتاید و آلجینات» و «هیبریدی پلی لاکتاید و آلجینات حاوی بلورهای هیدروکسی آپاتیت در سطح» تهیه شد که با استفاده از روش غوطه‌وری در محلول شبیه‌سازی شده بدن و قرارگیری به مدت 10 روز در دمای 37 درجه سانتیگراد بدست آمد. به منظور عدم انحلال نمونه‌های حاوی نانوالیاف آلجینات، قبل از قرارگیری نمونه‌ها در محلول شبیه‌سازی شده بدن، عملیات پایدارسازی دو مرحله‌ای نمونه‌های حاوی آلجینات صورت گرفت.

وی با بیان اینکه نمونه‌ها برای بررسی ریز ساختار و یا تایید تشکیل بخش معدنی، تحت آزمون‌های مختلف قرار گرفتند،‌ گفت: در نهایت سازگاری نمونه‌ها با محیط زیستی مورد بررسی قرار گرفت که این آزمون با کشت سلول‌های بنیادی مزانشیمی بر سطح داربست‌ها صورت گرفت و میزان زیست سازگاری نمونه‌ها با یکدیگر مقایسه شدند.

مجری طرح به نتایج به دست آمده از این آزمایشات اشاره کرد و افزود: در خلال این آزمون دیده شد که در نمونه هیبریدی حاوی جزء معدنی نسبت به سایر نمونه‌ها، روند تکثیر سلولی کند بود که علت این امر تمایل سلول‌های بنیادی به تمایز بر سطح داربست یاد شده بود که منجر به افزایش تمرکز هسته سلولی بر تمایز استخوانی نسبت به تکثیر می‌شود.

به گفته وی در نمونه هیبریدی ترغیب سلول‌ها به تمایز به سمت سلول‌های استخوان‌ساز شده و در نهایت، برای استفاده در مهندسی بافت استخوان پیشنهاد داده شد.

عطایی یادآور شد: نمونه معرفی شده می‌تواند جایگزین مناسبی برای روش‌هایی چون استفاده از اتوگرفت‌ها، آلوگرفت‌ها و زنوگرفت‌ها باشد و از طرف دیگر می‌توان از سلول‌های بنیادی بدن خود فرد استفاده کرد تا خطر رد ایمنی را از بین برد.

به گفته وی، این پروژه تحقیقاتی به راهنمایی دکتر ایمان شعبانی از دانشکده مهندسی پزشکی دانشگاه صنعتی امیرکبیر و مشاوره دکتر احسان سیدجعفری از گروه بیوتکنولوژی دانشگاه تهران اجرایی شده است.