استفاده از فوم گرافنی برای درمان آرتروز

محققان دانشگاه ایالتی بویزی و دانشگاه آیداهو به دستاوردی نوین در حوزه مهندسی بافت دست یافته‌اند که می‌تواند نویدبخش درمانی مؤثر برای آرتروز باشد. آن‌ها موفق شده‌اند با بهره‌گیری از فوم گرافنی زیست‌سازگار، با سلول‌ها ارتباط برقرار کرده و فرآیند تشکیل غضروف را تحریک کنند؛ دستاوردی که می‌تواند زمینه‌ساز تحول در درمان‌های جایگزین غضروف و تسکین دردهای مفصلی شود.

کد خبر: ۸۱۳۰۲۴

تاریخ: ۲۷ خرداد ۱۴۰۴ - ۱۰:۵۲

به گزارش ایران اکونومیست، در این پژوهش، هدف اصلی توسعه فناوری‌ها و مواد نوینی بود که بتواند به ایجاد روش‌های درمانی جدید برای بیماری آرتروز از طریق مهندسی بافت منجر شود. آرتروز، یکی از شایع‌ترین بیماری‌های مفصلی در اثر تحلیل برگشت‌ناپذیر غضروف هیالینی رخ می‌دهد؛ موضوعی که معمولاً با درد، ناتوانی حرکتی و در نهایت تعویض کامل مفصل همراه است.

برای این منظور، پژوهشگران از بیوراکتورهای خاصی استفاده کردند که به‌صورت اختصاصی طراحی و با چاپ سه‌بعدی ساخته شده‌ بودند. این بیوراکتورها به ورودی‌های الکتریکی مجهز شده‌اند تا پالس‌های الکتریکی کوتاه‌مدت را به‌صورت روزانه به سلول‌های کشت‌شده بر روی فوم گرافنی سه‌بعدی منتقل کنند.

نتایج آزمایش‌ها نشان داد که اعمال تحریک الکتریکی مستقیم بر روی سلول‌های ATDC۵ که به داربست‌های زیستی گرافنی سه‌بعدی چسبیده‌اند، به‌طور قابل‌توجهی موجب بهبود خواص مکانیکی این داربست‌ها و افزایش رشد سلولی شده‌ است؛ دو معیار حیاتی در ساخت غضروف‌های آزمایشگاهی. سلول‌های ATDC۵ نوعی رده سلولی پیش‌ساز غضروف در موش هستند که به‌عنوان مدل مناسبی برای مهندسی بافت غضروف در مطالعات علمی شناخته می‌شوند.

از دیگر مزایای این روش، طراحی ویژه‌ سیستم کشت است که امکان غوطه‌ور کردن کامل داربست گرافنی در محیط کشت را فراهم می‌کند. این ویژگی، چسبندگی بهتر سلول‌ها و ادغام مؤثر آن‌ها در ساختار متخلخل داربست را ممکن می‌کند؛ مسئله‌ای که چشم‌انداز امیدوارکننده‌ای برای ارتقای کیفیت بافت‌های مهندسی‌شده از طریق تحریک الکتریکی در بستر مواد زیستی رسانا فراهم می‌کند.

مونت سایر (Mone’t Sawyer)، نویسنده‌ اصلی این مطالعه، در این‌باره می‌گوید: یکی از چالش‌های اصلی در استفاده از تحریک الکتریکی مستقیم بر روی سلول‌های بنیادی، دستیابی به روشی قابل تکرار است که بتواند هم‌زمان محیط الکتریکی را تحت نظارت قرار دهد و این داده‌ها را به پاسخ‌های سلولی خاص مرتبط کند. سیستم ما بستری مدولار و مقیاس‌پذیر فراهم کرده‌ است که امکان تحریک الکتریکی پرظرفیت، متصل به داربست و با کنترل دقیق را فراهم می‌کند؛ گامی بزرگ در جهت درک بهتر اثرات سیگنال‌های الکتریکی بر شکل‌گیری بافت‌ها.

پروفسور دیوید استرادا (David Estrada) از دانشکده علم مواد دانشگاه میکرون نیز در تحسین این تحقیق گفت: کار مونت سایر، دریچه‌ای تازه به نقش مواد و تحریکات الکتریکی در گفت‌وگو با سلول‌های بنیادی گشوده است. به باور من، این پژوهش زمینه‌ساز درک عمیق‌تری از الکتروبیوم انسانی است؛ مفهومی که به نقش بار الکتریکی و انتقال آن در مقیاس‌های مختلف و در نهایت تأثیر آن بر سرنوشت سلولی و عملکرد بافتی می‌پردازد.

به نقل از ستاد نانو، این یافته‌های جدید نشان می‌دهند که تحریک الکتریکی مستقیم و پیوسته در داربست‌های زیستی سه‌بعدی رسانا، می‌تواند ویژگی‌های مکانیکی بافت‌های مهندسی‌شده را بهبود بخشد و درک بهتری از رفتار سلولی در بسترهای رسانا ارائه دهد. چنین رویکردی می‌تواند انقلابی در ساخت بافت‌های جایگزین از جمله غضروف، استخوان و حتی بافت‌های پیچیده‌تری مانند عضله یا عصب ایجاد کند.