موفقیت محققان ایرانی درترمیم استخوان های آسیب دیده به کمک فناوری نانو
به گزارش ستاد توسعه فناوری نانو، مهندسی بافت علمی است که با به کارگیری روش های نوین به تولید بافت های بدن به منظور ترمیم آسیب دیدگی آن ها می پردازد به این صورت که با ساخت داربست های سه بعدی به شکل بافت های مختلف بدن و اعمال سلول های قابل رشد درون آن ها، زمینه رشد سلول ها در محیط بدن را فراهم می آورند.
ترمیم بافت های استخوانی یکی از مهم ترین شاخه های این علم بشمار می رود که تاکنون تحقیقات گسترده ای در این زمینه انجام شده است.
'مهدی سادات شجاعی' مجری طرح با اشاره به گام های مهم برداشته شده به سوی استفاده از مهندسی بافت جهت درمان آسیب های شدید اسکلتی به صورت کلینیکی گفت: هدف از انجام این طرح، تولید و معرفی یک داربست استخوانی است که عملکرد آن از نقطه نظرهای خواص مکانیکی، زیست سازگاری، زیست فعالی و قابلیت بازسازی استخوان نسبت به نمونه های مشابه بهبود یافته است.
وی در رابطه با خصوصیات برتر این داربست استخوانی نانوکامپوزیتی توضیح داد: ساختار جدید معرفی شده در طرح حاضر، این قابلیت را دارد که تعداد بسیار بیشتری از سلول های استخوانی را در حجم کم جای دهد، به علاوه که خواص مکانیکی داربست های سنتی را نیز داراست و بر همین اساس، از کارایی بیشتری برای بازتولید بافت طبیعی استخوان برخوردار است.
هیدروژل های پروتئینی به دلیل خواص مکانیکی بسیار ضعیف عموماً تنها برای ترمیم بافت های نرم مورد توجه هستند. با این حال این مواد خواص بی نظیری از قبیل برهمکنش عالی با سلول ها و توانایی کپسوله کردن تعداد بسیار زیادی سلول را در حجم کم دارا هستند.
نتیجه حاصل از این طرح یک داربست سه بعدی نانوکامپوزیتی متشکل از نانوذرات استخوانی، هیدروژل پروتئینی و نانوالیاف پلیمری است.
در واقع نانوالیاف کامپوزیتی پلیمری نقش استحکام بخشی مکانیکی را ایفا کرده و هیدروژل پروتئینی خواص زیستی داربست را تأمین می کند.
سادات شجاعی روند دست یابی به اهداف مورد نظر این پژوهش را اینچنین عنوان کرد: ابتدا نانوذرات استخوانی (هیدروکسی آپاتیت) با قابلیت زیست سازگاری و زیست فعالی بالا با روشی بهینه سنتز شدند تا بتوان از آن ها برای ساخت داربستی زیست فعال استفاده کرد.
وی افزود: در ادامه یک هیدروژل پروتئینی با روش های شیمیایی خاص اصلاح شده، تا قابلیت ایجاد پیوندهای عرضی در مولکول های پروتئین ایجاد شود.
به گفته این محقق، در این طرح پژوهشی همچنین برای شبیه سازی هر چه بیشتر داربست استخوانی به ECM طبیعی انسان، با به کارگیری روش الکتروریسی، یک لایه نانوکامپوزیتی الکترویس شده از یک پلی استر و نانوذرات استخوانی تهیه شد و در نهایت یک قطعه سه بعدی پیچیده ی متشکل از هیدروژل پروتئینی اصلاح شده، نانوذرات استخوانی و لایه نانوکامپوزیتی الکتروریس شده تولید شد و آزمون های مربوطه جهت ارزیابی عملکرد این قطعه صورت گرفت.
بر اساس نتایج تحلیل های سلولی، سلول های استخوانی به مرور زمان تشکیل یک شبکه سه بعدی را در سرتاسر ساختار کامپوزیتی می دهند که نتیجه مستقیم آن تسریع در روند بهبود استخوان آسیب دیده خواهد بود.
به علاوه، به دلیل حضور نانوذرات زیست فعال توزیع شده در لایه های داربست، ایجاد جوانه های استخوانی در زمانی کوتاه میسر شده است.
این تحقیقات حاصل تلاش های دکتر 'مهدی سادات شجاعی' عضو هیأت علمی دانشگاه شیراز و دکتر 'محمدتقی خراسانی' و دکتر 'احمد جمشیدی' اعضای هیأت علمی پژوهشگاه پلیمر است.
نتایج این کار در مجله Chemical Engineering Journal (جلد 289، سال 2016، صفحات 38 تا 47) به چاپ رسیده است.
