محققان دانشگاه علوم پزشکی تهران با همکاری پژوهشگران دانشگاه صنعتی بابل به ساخت و بررسی نوعی نانوکامپوزیت با کاربرد ترمیم استخوان آسیب دیده پرداختند. این نانوکامپوزیت زیست سازگار و حاوی نانوذرات ضد باکتری است و در بررسی‌های آزمایشگاهی قادر به جلوگیری از رش
دانشگاه علوم پزشکی ایران: طراحی نانوکامپوزیت‌های ضدباکتری برای ترمیم استخوان
بازسازی بافت استخوان معیوب و عوارض مربوط به عمل جراحی همچون عفونت محل شکستگی، از نگرانی‌های عمده در جراحی ارتوپدی است. از این رو، توسعه‌ی کامپوزیت‌های ضدباکتریایی به منظور بهبود فرایند استخوان‌سازی اهمیت بالایی دارد.
به گفته‌ی دکتر شیما توکل، در این مطالعه دو گونه نانوکامپوزیت مختلف به منظور ترمیم استخوان و کاهش عفونت در محل ضایعه طراحی شدند. مواد استفاده شده در این کامپوزیت‌ها در مقادیر معین، کاملاً غیرسمی و سازگار با بدن هستند. از طرفی قیمت تمام شده‌ی نانوکامپوزیت هم پایین و مقرون به صرفه است.
وی در توضیح مواد استفاده شده در این نانوکامپوزیت‌ها عنوان کرد: «در این طرح نانوکامپوزیت هیدروکسی آپاتیت-کیتوسان حاوی نانوذرات نقره و سیلیسیوم توسط یک روش هیبریدیزاسیون مولکولی آماده شد. هدف از این کار نشان دادن اثر اندازه، زبری سطح، و ساختار شیمیایی نانوکامپوزیت‌های ذکر شده در سمیت سلولی و فعالیت ضدباکتری بر سلول‌های استخوان‌ساز(استئوبلاست) انسان و باکتری اشرشیاکولی بود.»
نتایج نشان داده که نانوکامپوزیت حاوی نانوذرات نقره نسبت به نانوکامپوزیت حاوی سیلیسیوم، درصد زنده بودن سلول و فعالیت ضدباکتری بالاتری را القا می‌کنند.
به گفته‌ی این محقق، ادغام نانوذرات نقره با نانوکامپوزیت، مانع از انتشار سریع یون‌های نقره شده و پتانسیل ایجاد سمیت در سلول‌ها را محدود می‌کند. در نتیجه، توان بازسازی بالای استخوان نانوکامپوزیت نقره و زیست سازگاری خوب و همچنین فعالیت ضدباکتری مناسب، آن را به گزینه‌ی مناسبی به عنوان پرکننده در محل شکستگی استخوان آسیب دیده تبدیل می‌نماید.
با تکمیل مطالعات در استفاده از این نتایج و تولید انبوه این ماده، می‌توان از طریق جلوگیری از مشکلات مربوط به عفونت استخوانی و تسریع روند ترمیم استخوان، به کاهش هزینه‌های وارد شده بر سیستم سلامت کشور کمک کرد.
توکل نحوه‌ی ساخت و بررسی این نانوکامپوزیت‌ها را اینگونه شرح داد: «در این مطالعه، نانوذرات نقره و یا پلی دی میتیل سیلوکسان به ترکیب بهینه‌ی کیتوسان- نانوهیدروکسی آپاتیت اضافه شد و اجازه داده شد تا ترکیب کامپوزیتی بصورت درجا ساخته شود. اندازه ذرات، زبری سطح، تولید اکسیژن واکنش پذیر و زیست فعالی نانوکامپوزیت‌ها توسط پراش اشعه X، میکروسکوپ نیروی اتمی، روش DPPH و طیف سنجی مرئی UV-SEM، مورد مطالعه قرار گرفت. آزمون شمارش کلنی‌های باکتریایی، آزمون MTT و آزادسازی لاکتات دهیدروژناز (LDH) نیز به عنوان آزمایش فعالیت ضد باکتری و زیست سازگاری انجام شد.»
مطالعات نشان داده‌اند که درکنار خاصیت ضد باکتریایی نانونقره، نانونقره خاصیت ترمیم کنندگی استخوان را نیز دارد. همچنین این نانوکامپوزیت اگرچه خاصیت ضدباکتریایی خوبی نشان می‌دهد، اما بر روی سلول‌های یوکاریوت(مثل سلول پستانداران و جانورانی بغیر از باکتری و …) اثرات صدمه زننده‌ای ندارد. در نتیجه می‌توان چنین فرض کرد که این نانوکامپوزیت می‌تواند منجر به ترمیم استخوان و جلوگیری از عفونت در محل ضایعه‌ی استخوانی شود. البته برای بررسی این فرضیه باید مطالعات بیشتری صورت بپذیرد.
این مطالعات حاصل تلاش‌های دکتر شیما توکل، دکتر سید مهدی رضایت، دکتر محسن جهانشاهی- عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی بابل و مهندس محمدرضا نیک پور است. نتایج این کار در مجله‌ی Journal of Nanoparticle Research (جلد ۱۶، شماره ۱، سال ۲۰۱۴، صفحات ۱-۲۶۲۲ تا ۱۳-۲۶۲۲) به چاپ رسیده است.
به گفته‌ی دکتر شیما توکل، در این مطالعه دو گونه نانوکامپوزیت مختلف به منظور ترمیم استخوان و کاهش عفونت در محل ضایعه طراحی شدند. مواد استفاده شده در این کامپوزیت‌ها در مقادیر معین، کاملاً غیرسمی و سازگار با بدن هستند. از طرفی قیمت تمام شده‌ی نانوکامپوزیت هم پایین و مقرون به صرفه است.
وی در توضیح مواد استفاده شده در این نانوکامپوزیت‌ها عنوان کرد: «در این طرح نانوکامپوزیت هیدروکسی آپاتیت-کیتوسان حاوی نانوذرات نقره و سیلیسیوم توسط یک روش هیبریدیزاسیون مولکولی آماده شد. هدف از این کار نشان دادن اثر اندازه، زبری سطح، و ساختار شیمیایی نانوکامپوزیت‌های ذکر شده در سمیت سلولی و فعالیت ضدباکتری بر سلول‌های استخوان‌ساز(استئوبلاست) انسان و باکتری اشرشیاکولی بود.»
نتایج نشان داده که نانوکامپوزیت حاوی نانوذرات نقره نسبت به نانوکامپوزیت حاوی سیلیسیوم، درصد زنده بودن سلول و فعالیت ضدباکتری بالاتری را القا می‌کنند.
به گفته‌ی این محقق، ادغام نانوذرات نقره با نانوکامپوزیت، مانع از انتشار سریع یون‌های نقره شده و پتانسیل ایجاد سمیت در سلول‌ها را محدود می‌کند. در نتیجه، توان بازسازی بالای استخوان نانوکامپوزیت نقره و زیست سازگاری خوب و همچنین فعالیت ضدباکتری مناسب، آن را به گزینه‌ی مناسبی به عنوان پرکننده در محل شکستگی استخوان آسیب دیده تبدیل می‌نماید.
با تکمیل مطالعات در استفاده از این نتایج و تولید انبوه این ماده، می‌توان از طریق جلوگیری از مشکلات مربوط به عفونت استخوانی و تسریع روند ترمیم استخوان، به کاهش هزینه‌های وارد شده بر سیستم سلامت کشور کمک کرد.
توکل نحوه‌ی ساخت و بررسی این نانوکامپوزیت‌ها را اینگونه شرح داد: «در این مطالعه، نانوذرات نقره و یا پلی دی میتیل سیلوکسان به ترکیب بهینه‌ی کیتوسان- نانوهیدروکسی آپاتیت اضافه شد و اجازه داده شد تا ترکیب کامپوزیتی بصورت درجا ساخته شود. اندازه ذرات، زبری سطح، تولید اکسیژن واکنش پذیر و زیست فعالی نانوکامپوزیت‌ها توسط پراش اشعه X، میکروسکوپ نیروی اتمی، روش DPPH و طیف سنجی مرئی UV-SEM، مورد مطالعه قرار گرفت. آزمون شمارش کلنی‌های باکتریایی، آزمون MTT و آزادسازی لاکتات دهیدروژناز (LDH) نیز به عنوان آزمایش فعالیت ضد باکتری و زیست سازگاری انجام شد.»
مطالعات نشان داده‌اند که درکنار خاصیت ضد باکتریایی نانونقره، نانونقره خاصیت ترمیم کنندگی استخوان را نیز دارد. همچنین این نانوکامپوزیت اگرچه خاصیت ضدباکتریایی خوبی نشان می‌دهد، اما بر روی سلول‌های یوکاریوت(مثل سلول پستانداران و جانورانی بغیر از باکتری و …) اثرات صدمه زننده‌ای ندارد. در نتیجه می‌توان چنین فرض کرد که این نانوکامپوزیت می‌تواند منجر به ترمیم استخوان و جلوگیری از عفونت در محل ضایعه‌ی استخوانی شود. البته برای بررسی این فرضیه باید مطالعات بیشتری صورت بپذیرد.
این مطالعات حاصل تلاش‌های دکتر شیما توکل، دکتر سید مهدی رضایت، دکتر محسن جهانشاهی- عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی بابل و مهندس محمدرضا نیک پور است. نتایج این کار در مجله‌ی Journal of Nanoparticle Research (جلد ۱۶، شماره ۱، سال ۲۰۱۴، صفحات ۱-۲۶۲۲ تا ۱۳-۲۶۲۲) به چاپ رسیده است.
