پژوهشگران انستیتو پاستور ایران و دانشگاه علوم پزشکی تهران با همکاری محققانی از کشور پرتغال و آمریکا، جهت درمان بیماری عفونت استخوانی اقدام به طراحی سیستم هوشمند رهاسازی دارو کردند. سامانه طراحی شده می تواند باعث کاهش میزان دوزهای تزریقی آنتی بیوتیک و در نتیجه کاهش اثرات جانبی این داروها گردد. در ساخت این سیستم دارویی از نانوذرات ابریشم استفاده شده است.
نقش نانوذرات ابریشم در ترمیم بیماری عفونت استخوانی
یکی از معضلات پیش روی بیماران دچار شکستگی، عفونت‌های استخوانی است. به عنوان مثال، شخص بیمار با شکستگی ساده استخوانی به بیمارستان مراجعه می‌کند و متأسفانه در اثر عوامل مختلف عفونی، به عفونت‌های استخوانی پیش رونده دچار خواهد شد. تداوم عفونت استخوانی می‌تواند باعث قطع عضو و یا در موارد بحرانی منجر به مرگ شخص بیمار گردد.
دکتر مهدی فرخی، استادیار بخش بانک سلولی انستیتو پاستور ایران، راهکار ارائه شده در این طرح را اینگونه تشریح کرد: «در این پروژه ما سعی کردیم سامانه رهاسازی داروی مناسبی بر پایه‌ی علم مهندسی بافت و نانو بیوتکنولوژی جهت درمان این بیماری رایج طراحی نماییم. خوشبختانه نتایج امیدوار کننده این پژوهش نشان داد که قرار دادن ساختار طراحی شده در استخوان عفونی موش‌های صحرایی، می‌تواند باعث از بین رفتن بخش اعظمی از عفونت باکتریایی گردد.»
به گفته‌ی وی، این سامانه با استفاده از پلیمر زیست سازگار و زیست تخریب پذیر ابریشم، نانو ذرات ابریشم و داربست مناسب استخوانی، جهت کنترل رهاسازی آنتی بیوتیک‌های مؤثر بر علیه بیماری عفونت استخوانی طراحی شده است.
فرخی در ادامه به مقایسه روش‌های متداول درمانی با سیستم‌های درمانی هوشمند پرداخت و افزود: «در حال حاضر از مهم‌ترین روش‌های رایج درمان استئومیلیت مزمن یا همان عفونت استخوانی، برداشتن بقایای ناشی از عفونت ناحیه آسیب دیده و تزریق آنتی بیوتیک در مدت زمان طولانی است که هر دو معایبی به همراه دارند. برای مثال برداشتن تکه‌های استخوان ناشی از عفونت، عملی دردناک برای بیمار است. همچنین تزریق طولانی مدت آنتی بیوتیک و انتشار آن در سیستم گردش خون، اثرات سمی در پی دارد و احتمال بازگشت بیماری نیز وجود خواهد داشت. خوشبختانه سیستم‌های هوشمند رهاساز دارو، این مشکلات را برطرف خواهند کرد. در واقع از آنجا که این سیستم‌ها توانایی رهاسازی غلظت‌های مناسبی از داروی آنتی بیوتیک را در محل عفونت دارند، اثرات سمی آن‌ها برای بیمار تحت درمان بسیار کمتر خواهد بود.»
به گفته‌ی فرخی، با توجه به گسترده بودن افراد مبتلا به عفونت‌های استخوانی در کشور، سامانه طراحی شده می‌تواند در درمان مبتلایان به این بیماری مورد استفاده قرار گیرد. از طرفی از آنجایی که مواد اولیه سامانه طراحی شده و دانش تولید آن در کشور موجود است، هزینه‌ی تمام شده‌ی محصول پس از تجاری سازی بسیار ارزان تمام خواهد شد.
گفتنی است در این طرح از آزمون‌های متنوعی جهت تأیید نتایج استفاده شده است. به عنوان نمونه آزمون‌های پراکندگی نور دینامیکی جهت تعیین بار و اندازه ذرات، و یا آزمون طیف سنجی جهت بررسی برهمکنش دارو با نانوذرات، میزان بارگذاری دارو و آزاد سازی دارو از نانوذرات صورت گرفته است. همچنین ساختار داربست استخوانی تهیه شده با استفاده از میکروسکوپ الکترونی و آزمون مکانیکی مورد ارزیابی قرار گرفته است. به منظور بررسی میزان اثر گذاری سامانه طراحی شده در از بین بردن عفونت و ترمیم استخوانی نیز از آزمون‌های ضد میکروبی، رادیولوژی و همچنین بافت شناسی استفاده شده است.
این پژوهش حاصل تحقیقات دکتر مهدی فرخی– عضو هیأت علمی انستیتو پاستور ایران– دکتر فاطمه متقی طلب- عضو هیأت علمی دانشگاه علوم پزشکی تهران- و همکارانشان از دانشگاه‌های تهران، صنعتی شریف و کشورهای پرتغال و آمریکاست. نتایج این کار در مجله‌ی Applied Materials & Interfaces با ضریب تأثیر ۷/۵ (جلد ۹، سال ۲۰۱۷، صفحات ۵۱۲۸ تا ۵۱۳۸ ) به چاپ رسیده است.
دکتر مهدی فرخی، استادیار بخش بانک سلولی انستیتو پاستور ایران، راهکار ارائه شده در این طرح را اینگونه تشریح کرد: «در این پروژه ما سعی کردیم سامانه رهاسازی داروی مناسبی بر پایه‌ی علم مهندسی بافت و نانو بیوتکنولوژی جهت درمان این بیماری رایج طراحی نماییم. خوشبختانه نتایج امیدوار کننده این پژوهش نشان داد که قرار دادن ساختار طراحی شده در استخوان عفونی موش‌های صحرایی، می‌تواند باعث از بین رفتن بخش اعظمی از عفونت باکتریایی گردد.»
به گفته‌ی وی، این سامانه با استفاده از پلیمر زیست سازگار و زیست تخریب پذیر ابریشم، نانو ذرات ابریشم و داربست مناسب استخوانی، جهت کنترل رهاسازی آنتی بیوتیک‌های مؤثر بر علیه بیماری عفونت استخوانی طراحی شده است.
فرخی در ادامه به مقایسه روش‌های متداول درمانی با سیستم‌های درمانی هوشمند پرداخت و افزود: «در حال حاضر از مهم‌ترین روش‌های رایج درمان استئومیلیت مزمن یا همان عفونت استخوانی، برداشتن بقایای ناشی از عفونت ناحیه آسیب دیده و تزریق آنتی بیوتیک در مدت زمان طولانی است که هر دو معایبی به همراه دارند. برای مثال برداشتن تکه‌های استخوان ناشی از عفونت، عملی دردناک برای بیمار است. همچنین تزریق طولانی مدت آنتی بیوتیک و انتشار آن در سیستم گردش خون، اثرات سمی در پی دارد و احتمال بازگشت بیماری نیز وجود خواهد داشت. خوشبختانه سیستم‌های هوشمند رهاساز دارو، این مشکلات را برطرف خواهند کرد. در واقع از آنجا که این سیستم‌ها توانایی رهاسازی غلظت‌های مناسبی از داروی آنتی بیوتیک را در محل عفونت دارند، اثرات سمی آن‌ها برای بیمار تحت درمان بسیار کمتر خواهد بود.»
به گفته‌ی فرخی، با توجه به گسترده بودن افراد مبتلا به عفونت‌های استخوانی در کشور، سامانه طراحی شده می‌تواند در درمان مبتلایان به این بیماری مورد استفاده قرار گیرد. از طرفی از آنجایی که مواد اولیه سامانه طراحی شده و دانش تولید آن در کشور موجود است، هزینه‌ی تمام شده‌ی محصول پس از تجاری سازی بسیار ارزان تمام خواهد شد.
گفتنی است در این طرح از آزمون‌های متنوعی جهت تأیید نتایج استفاده شده است. به عنوان نمونه آزمون‌های پراکندگی نور دینامیکی جهت تعیین بار و اندازه ذرات، و یا آزمون طیف سنجی جهت بررسی برهمکنش دارو با نانوذرات، میزان بارگذاری دارو و آزاد سازی دارو از نانوذرات صورت گرفته است. همچنین ساختار داربست استخوانی تهیه شده با استفاده از میکروسکوپ الکترونی و آزمون مکانیکی مورد ارزیابی قرار گرفته است. به منظور بررسی میزان اثر گذاری سامانه طراحی شده در از بین بردن عفونت و ترمیم استخوانی نیز از آزمون‌های ضد میکروبی، رادیولوژی و همچنین بافت شناسی استفاده شده است.
این پژوهش حاصل تحقیقات دکتر مهدی فرخی– عضو هیأت علمی انستیتو پاستور ایران– دکتر فاطمه متقی طلب- عضو هیأت علمی دانشگاه علوم پزشکی تهران- و همکارانشان از دانشگاه‌های تهران، صنعتی شریف و کشورهای پرتغال و آمریکاست. نتایج این کار در مجله‌ی Applied Materials & Interfaces با ضریب تأثیر ۷/۵ (جلد ۹، سال ۲۰۱۷، صفحات ۵۱۲۸ تا ۵۱۳۸ ) به چاپ رسیده است.
