تولید چارچوب پلیمری جدید برای درمان پوکی استخوان

گروهی از محققان موسسه مهندسی و تحقیقات مواد A*STAR یک سری مواد کوپلیمری برای ساخت چارچوب‌های مورد استفاده در مهندسی بافت ایجاد کرده‌اند. از این چارچوب‌ها می‌توان در درمان پوکی استخوان بهره برد.

پوکی استخوان یکی از بیماری‌های شایعی است
که یک سوم زنان و یک دوازدهم مردان بالای 50 سال را درگیر می‌کند. استخوان
این بیماران بسیار شکننده بوده و خطر شکستگی مفصل ران، مچ و دنده در آنها
بسیار بالاست. مهندسی بافت یکی از روش‌های جذاب برای ترمیم استخوان‌های
شکننده و یا شکسته است. در این رشته از علم از سلول‌های بنیادی، فاکتورهای
رشد و چارچوب‌ها برای تولید بافت‌های جدید استفاده می‌شود. چارچوب‌ها
ساختارهای متخلخلی هستند که به‌عنوان پایه برای تکثیر، تمایز و تشکیل بافت‌ها
عمل می‌کنند. با این حال این فناوری هنوز در مراحل اولیه خود قرار داشته و
موانع زیادی وجود دارند که باید برطرف شوند.

چارچوب‌ها که نقش بافت برون‌سلولی را ایفا می‌کنند، کیفیت و موفقیت تشکیل
بافت‌های جدید را در مهندسی بافت بهبود می‌بخشند. لی ژو و همکارانش از
موسسه مهندسی و تحقیقات مواد A*STAR یک سری مواد کوپلیمری برای ساخت چارچوب‌های
مورد استفاده در مهندسی بافت ایجاد کرده‌اند. ویژگی‌های مکانیکی، شیمی سطح
و تخلخل این چارچوب‌ها شبیه محیط برون‌سلولی بافت استخوان انسان می‌باشد.
این چارچوب‌ها زیست‌تخریب‌پذیر و جاذب بسیار خوب آب و مواد معدنی کلسیمی
هستند که این ویژگی‌ها برای تولید مجدد استخوان، ایده‌آل هستند.
 پلی‌هیدروکسی بوتیرات (PHB) یک پلیمر زیست‌سازگار،
زیست‌تخریب‌پذیر و فراوان است که توسط باکتری‌ها تولید می‌شود. با این حال
PHB به ندرت به‌عنوان ماده چارچوب استفاده می‌شود، زیرا شکننده و آبگریز
است. ژو و همکارانش با اضافه کردن بخش‌های پلی‌اتیلن گلیکولی (PEG) به
زنجیره اصلی PHB آن را آبدوست و انعطاف‌پذیر نمودند. سپس با استفاده از روش
الکتروریسندگی، الیافی از کوپلیمر PHB-PEG را به شکل ساختارهای متخلخل
تولید کردند.

اندازه‌گیری‌های انجام شده نشان دادند که می‌توان ماده تولید شده را قبل از
پاره شدن تا 20 برابر طول اولیه آن کشید. همچنین قدرت جذب آب چارچوب‌های
تولید شده از این کوپلیمر جدید بسیار بیشتر از چارچوب‌های ساخته شده از PHB
بوده و این چارچوب‌ها در طول مدت کشت سلول، یکپارچگی خود را حفظ می‌کنند.

این گروه از محققان تکه کوچکی از چارچوب تولید شده را در مایعی شبیه مایع
درون بدن که حاوی نمک‌های مختلفی همچون کلرید سدیم، کلرید کلسیم و دی‌سدیم
هیدروژن فسفات بود قرار داده و مشاهده کردند که بدون نیاز به تغییرات سطحی،
فرایند معدنی‌سازی در این ساختارهای حفره‌ای اتفاق می‌افتد.