سرعت‌دادن به رشد استخوان‌ها با کمک سلول‌های بنیادی و نانومواد

مهندسان دانشگاه کالیفرنیا در سان‌دیگو با استفاده از نانولوله‌های اکسید‌تیتانیوم
و سلول‌های بنیادی، روشی را برای سرعت بخشیدن به رشد استخوان‌ها توسعه داده‌اند.
این روش جدید می‌تواند مثلا به بهبود سریع‌تر و بهتر بیمارانی که تحت جراحی ارتوپدی
قرار گرفته‌‌اند، کمک نماید.

در سال‌‌های اخیر سلول‌های بنیادی به موضوعی داغ برای تحقیقات تبدیل شده‌اند و
مطالعات نشان می‌دهند که آنها بواسطه‌ی توانایی‌شان برای تبدیل به سلول‌های
جدید، مزایای پزشکی بیشماری پیشنهاد می‌کنند. در این پژوهش، این گروه تحقیقاتی
به منظور کنترل مسیرهای تبدیل به سلول‌های استخوان‌ساز یا سلول‌های ساختمانی
استخوان، از یک روش نانوزیست‌فناوری برای قراردادن سلول‌های بنیادی mesenchymal
بر روی نانولوله‌های بسیار نازک اکسید‌تیتانیوم استفاده کردند. سلول‌های بنیادی
mesenchymal که با سلول‌های بنیادی جنینی متفاوتند، را می‌توان مستقیماً از مغز
استخوان خود بیمار تأمین نمود.
مانگو جین، یکی از این محققان می‌گوید: “ اگر به عنوان مثال زانو یا پای شما در
اسکی بشکند، جراح ارتوپد یک میله تیتانیومی را در بدن شما کار می‌گذارد. شما
مجبورید حدود سه ماه از عصای زیر بغل استفاده کنید. اما آنچه که ما از این
تحقیق انتظار داریم این است که اگر جراح ارتوپد از نانولوله‌های اکسید تیتانیوم
به همراه سلول‌های بنیادی استفاده نماید، بهبود استخوان می‌تواند شتاب‌گرفته و
به جای استفاده از عصای زیر بغل به مدت سه ماه، بیمار می‌تواند ظرف یک ماه راه
برود.”
جین می‌افزاید: “ داده‌های به‌دست‌آمده در آزمایشگاه (محیط مصنوعی) و در بافت
زنده (محیط طبیعی) نشان می‌دهند که با استفاده از ایمپلنت‌های ساخته‌شده از این
نانولوله‌های اکسید تیتانیوم، مزایایی به‌دست می‌آید که می‌تواند کوچک‌شدن
استخوان‌ها را کاهش دهد. این مشکل یکی از مهمترین مشکلات ارتوپدی است که جراحی
دوباره استخوان ران و سایر ایمپلنت‌ها را ایجاب می‌کند.”
این اولین پژوهش از این نوع است که در آن سلول‌های بنیادی به ایمپلنت‌های
نانولوله اکسید تیتانیوم ضمیمه شده‌اند. جین وگروه تحقیقاتی او گزارش کرده‌اند
که قطر این نانولوله‌ها را می‌توان به‌منظور کنترل مسیرهای تبدیل سلول‌های
بنیادی به سلول‌های استخوان‌ساز، به صورت دقیقی تنظیم کرد.
مطابق این پژوهش، رشد سلول‌ها بر روی سطح نانولوله‌هایی با قطر بزرگ‌تر بسیار
بیشتر از نانولوله‌های با قطر کوچک‌تر است. نانولوله‌های با قطر بزرگ‌تر موجب
رشد سریع‌تر و قوی‌تر استخوان می‌شوند. سئونگ‌هان، یکی دیگر از این محققان
می‌گوید: «آن چیزی که ما در اینجا بدان دست یافتیم، روشی است برای کنترل
مسیرهای تبدیل سلول‌های بنیادی با استفاده از نانوساختارها بجای مرتب‌سازی
دوباره با مواد شیمیایی».
مرحله بعدی برا ی این مهندسان، همکاری با جراحان ارتوپد و سایر دست‌اندرکاران
برای مطالعه راه‌های تبدیل این جهش علمی به کاربردهای عملی و بالینی است.
نتایج این تحقیق در مجله‌ی Proceedings of the National Academy of Sciences-
PNAS منتشر شده‌است.