به گزارش ایسنا، دلارام زمانی، دانش آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر، افزایش سن امید به زندگی و احتمال ابتلا به بیماری‌های مفصلی و استخوانی را یکی از چالش‌های جوامع جهانی دانست و گفت: از این رو نیاز به جایگزین‌های استخوانی به شدت رو به افزایش است.

وی عیوب استخوانی ایجادشده را ناشی از عواملی چون آسیب‌های فیزیکی ناشی از تصادفات، تومورها، عفونت‌ها و مشکلات مادرزادی ذکر کرد و یادآور شد: اگر چه بافت استخوان قابلیت بالایی برای ترمیم دارد، ولی اگر عیوب ایجاد شده از حدی بزرگتر شود که و یا بدن بنا به دلایلی چون بیماری دیابت قدرت ترمیم خود را از دست داده باشد، باید راه حل دیگری برای ترمیم آسیب پیدا کرد.

زمانی، پیوند استخوان و کاشت کاشتنی‌ها از روش‌های کلینیکی را از جمله راهکارهای سنتی بهبود صدمات استخوانی نام برد و یادآور شد: پیوند استخوان به علت کمبود اهداکننده، تعداد زیاد افراد متقاضی و احتمال باز پس زدن و یا انتقال بیماری از اهداکننده به دریافت شونده با محدودیت‌هایی همراه است.

به گفته مجری طرح پروتزهای مصنوعی و ابزارهای مکانیکی با وجود بهبود بخشیدن به زندگی میلیون‌ها بیمار، روشی ایده آل برای جایگزینی بافت آسیب دیده نیستند؛ چرا که این ابزارها در معرض شکست مکانیکی در زمان ایمپلنت شدن طولانی مدت قرار دارند.

زمانی اضافه کرد: علاوه بر آن ابزارهای مکانیکی به ندرت با بافت میزبان یکپارچه می‌شوند و می‌توانند با تحریک پاسخ ایمنی میزبان به بافت سالم اطراف ایمپلنت آسیب برسانند، از این رو مهندسی بافت رویکرد دیگری برای ترمیم و بازسازی بافت آسیب دیده بدون نیاز به پیوند و یا کاشتنی ارائه می‌دهد.

این محقق از اجرای پروژه تحقیقاتی در این زمینه خبر داد و یادآور شد: این پروژه که با عنوان ” ساخت و مشخصه‌یابی داربست کامپوزیتی متشکل از آلجینات/شیشه زیست فعال حاوی روی و منیزیم جهت کاربرد در مهندسی بافت سخت” اجرایی شد، با استفاده از داربست‌های پلیمری قابل‌جذب، رشد سلولی می‌تواند تا جایگزینی کامل محل توسط بافت میزبان هدایت شود.

وی با اشاره به جزئیات اجرای این طرح، توضیح داد: برخی از فاکتورهای کلیدی برای یک داربست ایده‌آل به منظور مهندسی بافت استخوان شامل “شباهت داربست‌های استخوانی به ماتریس خارج سلولی و تقلید هرچه بیشتر ساختارطبیعی ماتریس استخوان، “میکرو و ماکروتخلخل‌ها”، “تخلخل‌های باز متصل به هم” و “استحکام مکانیکی کافی و سینتیک کنترل شده تخریب” و “توانایی ایجاد اتصال با بافت زنده توسط تشکیل لایه‌ای از هیدروکسی آپاتیت” می‌شود که در این پژوهش به تمامی این ویژگی‌ها دست یافتیم.

زمانی خاطرنشان کرد: برای تولید این داربست در ابتدا با در نظر گرفتن مواد تشکیل‌دهنده کامپوزیت طبیعی استخوان که از یک زمینه آلی (کلاژن نوعΙ) و نانوکریستال‌های معدنی آپاتیت تشکیل شده است، از پلیمر زیست تخریب‌پذیر طبیعی آلجینات به عنوان ماتریس به همراه شیشه‌های زیست ‌فعال که توانایی اتصال شیمیایی با بافت‌های زنده را دارند، استفاده شد.

وی با بیان اینکه در ساخت شیشه از یون‌هایی چون روی و منیزیم که برای تسهیل تشکیل بافت استخوان ضروری هستند، استفاده شد، ادامه داد: نتایج این تحقیقات نشان داد حضور شیشه‌های زیست فعال استحکام مکانیکی را نیز به صورت چشمگیری افزایش داده است. ضمن آنکه تخلخل برای انتقال اکسیژن و مواد غذایی به داخل داربست‌ها ضروری است؛ از این رو تخلخل‌های کنترل ‌شده بیش از ۷۰ درصد برای کاربردهای مهندسی بافت در این داربست ایجاد شد.

به گفته این محقق داربست کامپوزیتی تهیه‌ شده در این پژوهش ساختار متخلخل (تخلخل حدود ۸۰ تا ۹۰ درصد) و دانسیته مناسب بین ۰٫۲ تا ۰٫۵ از خود نشان داد و نتایج به دست آمده بیانگر مناسب بودن داربست آلجینات/شیشه زیست فعال برای ترمیم بافت‌های استخوانی است.

 زمانی تاکید کرد: شیشه‌های زیست فعال حاوی روی و منیزیم از روش سل-ژل سنتز و داربست کامپوزیتی آلژینات/شیشه زیست فعال با نسبت‌های مختلف توسط روش فریز درایر ساخت و مشخصه یابی شدند.

این دانش آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر افزود: از نتایج به‌دست‌آمده از این پروژه می‌توان در مطالعه و ساخت جایگزین‌های طبیعی بافت استخوان با فراهم کردن یک محیط سه بعدی برای چسبندگی، مهاجرت، تمایز سلول‌ها و در نهایت رشد و جایگزینی بافت جدید استفاده کرد.

زمانی با بیان اینکه تاکنون تحقیقات بسیار کمی در مورد داربست‌های کامپوزیتی به خصوص آلجینات با شیشه‌های زیست فعال انجام ‌شده است، گفت: در هیچ کدام از تحقیقاتی که در این زمینه انجام شده، تأثیر ترکیبات این نوع شیشه بر روی داربست‌های پایه پلیمری بررسی نشده بود که در این پروژه موفق به ساخت این داربست شدیم.

مجری طرح همچنین اضافه کرد: مطالعات گسترده‌ای در جهان برای دستیابی به ترکیبی مناسب جهت ساخت داربست‌های مهندسی و بازسازی بسیاری از بافت‌ها صورت گرفته است و این در حالی است که اگرچه استفاده از پلیمرها بارها به‌تنهایی برای کاربردهای استخوانی گزارش‌ شده است، ولی متأسفانه این مواد، از انعطاف‌پذیری بیش ‌از حد و خواص مکانیکی بسیار ضعیفی برای اکثر کاربردهای تحت بارگذاری برخوردار هستند، بنابراین اخیرا مطالعات به سمت استفاده از مواد غیرآلی به عنوان جزء دوم مشابه با بخش معدنی استخوان، جهت گرفته است.

وی وجه تمایز این داربست را استفاده از شیشه زیست فعال دانست و اظهار کرد: شیشه زیست فعال خواص مکانیکی و تشکیل هیدروکسی آپاتیت بر روی سطح را بهبود می‌بخشد و علاوه بر این توانایی آزادسازی یون‌های مورد نیاز برای تشکیل استخوان مانند روی و منیزیم را دارد.

بر اساس اعلام روابط عمومی دانشگاه امیرکبیر، این تحقیقات از سوی دلارام زمانی و با راهنمایی دکتر فتح‌الله مضطرزاده، دکتر داود بی زری از اعضای هیات علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر اجرایی شد.