ترمیم تارهای صوتی به کمک زیست‌راکتورهای جدید

Xinqino Jia ، استاد مهندسی و علم مواد در دانشگاه Delware ، سرﭘرستی این ﭘروژه
را به عهده دارد. این تحقیقات بر توسعه مواد زیستی هوشمندی متمرکز شده‌است
که به دقت از ساختار مولکولی، پاسخ‌دهی مکانیکی و سازمان‌دهی نانومقیاس
ماده طبیعی بین سلولی تقلید می‌کنند. این مواد زیستی جدید که با علائم زیست‌فیزیکی
و عوامل زیستی ترکیب شده‌اند، برای ترمیم اساسی بافت به کار می‌روند.

Randall Duncan ، استادیار علوم زیست‌شناسی و مهندسی مکانیک دانشگاه
Delware ، به همراه یک متخصص زیست‌مکانیک سلولی، از همکاران این ﭘروژه
هستند که در تشخیص چگونگی ﭘاسخ سلول‌ها به نیروهای مکانیکی که اولین مرحله
در مهندسی بافت تارهای صوتی است، به این گروه تحقیقاتی کمک می‌کنند.

Rodney Clifton، استاد مهندسی دانشگاه Brown و عضو آکادمی ملی مهندسی، نیز
به کمک وسیله‌ای که خود اختراع کرده و می‌تواند خواص مکانیکی یا قابلیت
ارتجاعی بافت نمونه‌ها را در فرکانس‌های گفتار بشر اندازه‌گیری کند، در حال
تهیه ﭘروژه‌ای است که قابلیت آزمایشی بی‌نظیری دارد.

دکتر Witt، متخصص تومورشناسی، هم یکی دیگر از همکاران این پروژه است که
تخصص بالینی لازم برای آسیب‌شناسی تارهای صوتی را فراهم می‌کند. هر تار
صوتی یک ساختار لایه‌ای است حاوی یک لایه انعطاف‌پذیر مرتعش از یک بافت
پیوندی که بین یک غشا(بافت ﭘوششی) و یک ماهیچه قرار گرفته‌است.

هنگام صحبت کردن یا آواز خواندن، این تارها بیش از صد بار در ثانیه به‌وسیله
هوایی که از طریق نای از شش‌ها به خارج دمیده می‌شود، ارتعاش می‌کنند. ولی
استفاده نادرست یا بیش از اندازه از صدا می‌تواند منجر به زخم شدن بافت
تارهای شود، که در نتیجه آن نرمی و انعطاف‌پذیری ذاتی این تارها از بین
رفته، منجر به گرفتگی و خشن شدن صدا و علائم دیگر می‌شود.

Jia و همکارانش می‌خواهند دو مسیر موازی مهندسی بافت را برای ترمیم تارهای
صوتی به نمایش بگذارند، یک روش، بر تزریق مواد شبه ژلاتینی متشکل از
هیدروژل‌های نرم و مستحکم، به بافت آسیب‌دیده استوار است که به بهبود
انعطاف‌پذیری و جلوگیری از زخم شدن آن منجر می‌شود و دیگر دانشمندان می‌خواهند
به کمک ترکیبی از سلول‌های بافت پیوندی تارهای صوتی، محیط مصنوعی خارج
سلولی و علائم زیستی و تحریکات مکانیکی ـ که ویژگی‌های زیستی و مکانیکی
عضوهای طبیعی را در برمی‌گیرند ـ یک بافت عامل ایجاد نمایند.

برای رشد یک بافت در محیط آزمایشی، لازم است سلول‌هایی با یک محیط فیزیکی و
زیستی فراهم شود که تا حد ممکن به بافت طبیعی شباهت داشته باشند. برای
شبیه‌سازی این فرایند سخت و ﭘیچیده پژوهشگران یک راکتور زیستی ساختند که
قادر است فشارهای کششی و ارتعاشی معینی را فراهم کند.

این سیستم محیطی با فرکانس بالا و آسیب‌رسان را شبیه‌سازی می‌کند که در آن
سلول‌های تار صوتی رشد داده شده، با فرکانسی بیش از صد هرتز ارتعاش
می‌کنند. با دمیده شدن هوا از شش‌ها، نه تنها تارهای صوتی ضمن باز و بسته
شدن با یکدیگر برخورد می‌کنند، بلکه باید قادر باشند ضمن تغییرات زیر و بم
صدا، کشیده نیز شوند.

ترکیب بافت پیوندی تار صوتی، محیط مصنوعی قابل ارتجاع و فعال خارج سلولی، و
زیست‌راکتور مذکور فرصت مهیجی برای مهندسی بافت تارهای صوتی فراهم می‌کند.