شیراز: موفقیتی دیگر در مسیر ترمیم استخوان‌های آسیب‌دیده به کمک فناوری نانو
محققان دانشگاه شیراز در پژوهشی آزمایشگاهی، نانوکامپوزیت پروتئینی را تولید نموده‌اند که می‌توان از آن به‌منظور ترمیم بافت‌های استخوانی استفاده کرد. برخی از خواص مکانیکی و زیستی نان
شیراز: موفقیتی دیگر در مسیر ترمیم استخوان‌های آسیب‌دیده به کمک فناوری نانو
مهندسی بافت علمی است که با به کارگیری روش‌های نوین به تولید بافت‌های بدن به‌منظور ترمیم آسیب‌دیدگی آن‌ها می‌پردازد. بدین صورت که با ساخت داربست‌های سه‌بعدی به شکل بافت‌های مختلف بدن و اعمال سلول‌های قابل رشد درون آن‌ها، زمینه‌ی رشد سلول‌ها در محیط بدن را فراهم می‌آورند. ترمیم بافت‌های استخوانی یکی از مهم‌ترین شاخه‌های این علم بشمار می‌رود که تا کنون تحقیقات گسترده‌ای در این زمینه انجام شده است.
مهدی سادات شجاعی، مجری طرح، با اشاره به گام‌های مهم برداشته شده به‌سوی استفاده از مهندسی بافت جهت درمان آسیب‌های شدید اسکلتی به‌صورت 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 نمونه‌های مشابه بهبود یافته است.»
وی در رابطه با خصوصیات برتر این داربست استخوانی نانوکامپوزیتی افزود: «ساختار جدید معرفی شده در طرح حاضر، قابلیت این را دارد که تعداد بسیار بیشتری از سلول‌های استخوانی را در حجم کم جای دهد. به‌علاوه که خواص مکانیکی داربست‌های سنتی را نیز داراست. بر همین اساس، از کارایی بیشتری برای بازتولید بافت طبیعی استخوان برخوردار است.»
هیدروژل‌های پروتئینی به دلیل خواص مکانیکی بسیار ضعیف عموماً تنها برای ترمیم بافت‌های نرم مورد توجه هستند. با این حال این مواد خواص بی‌نظیری از قبیل برهمکنش عالی با سلول‌ها و توانایی کپسوله کردن تعداد بسیار زیادی سلول را در حجم کم دارا هستند. نتیجه‌ی حاصل از این طرح یک داربست سه‌بعدی نانوکامپوزیتی متشکل از نانوذرات استخوانی، هیدروژل پروتئینی و نانوالیاف پلیمری است. در واقع نانوالیاف کامپوزیتی پلیمری نقش استحکام‌بخشی مکانیکی را ایفا کرده و هیدروژل پروتئینی خواص زیستی داربست را تأمین می‌کند.
دکتر سادات شجاعی روند دست‌یابی به اهداف مورد نظر این پژوهش را به‌صورت ذیل عنوان کرد: «ابتدا نانوذرات استخوانی (هیدروکسی آپاتیت) با قابلیت زیست سازگاری و زیست فعالی بالا با روشی بهینه سنتز شدند تا بتوان از آن‌ها برای ساخت داربستی زیست فعال استفاده نمود. در ادامه یک هیدروژل پروتئینی با روش‌های شیمیایی خاص اصلاح شده، تا قابلیت ایجاد پیوندهای عرضی در مولکول‌های پروتئین ایجاد شود. همچنین برای شبیه‌سازی هر چه بیشتر داربست استخوانی به ECM طبیعی انسان، با به‌کارگیری روش الکتروریسی، یک لایه نانوکامپوزیتی الکترویس شده از یک پلی‌استر و نانوذرات استخوانی تهیه گردید. در نهایت یک قطعه‌ی سه‌بعدی پیچیده‌ی متشکل از هیدروژل پروتئینی اصلاح شده، نانوذرات استخوانی و لایه‌ی نانوکامپوزیتی الکتروریس شده تولید شد و آزمون‌های مربوطه جهت ارزیابی عملکرد این قطعه صورت گرفت.»
بر اساس نتایج تحلیل‌های سلولی، سلول‌های استخوانی به مرور زمان تشکیل یک شبکه سه‌بعدی را در سرتاسر ساختار کامپوزیتی می‌دهند که نتیجه‌ی مستقیم آن تسریع در روند بهبود استخوان آسیب دیده خواهد بود. به‌علاوه، به دلیل حضور نانوذرات زیست فعال توزیع شده در لایه‌های داربست، ایجاد جوانه‌های استخوانی در زمانی کوتاه میسر شده است.
این تحقیقات حاصل تلاش‌های 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 مجله‌ی Chemical Engineering Journal (جلد ۲۸۹، سال ۲۰۱۶، صفحات ۳۸ تا ۴۷) به چاپ رسیده است.
