پژوهشگران دانشگاه آزاد نجف آباد و دانشگاه علوم پزشکی اصفهان موفق به سنتز نانوکامپوزیتی چند عملکردی شده‌اند که همزمان قادر به پاسخگویی به مسائل مهمی از قبیل از بین بردن سلول‌های سرطانی باقی مانده پس از عمل جراحی در بافت استخوان، درمان عفونت پس از عمل و کاهش التهاب شدید در محل کاشتنی باشد. این نانوکامپوزیت دارای خواص مغناطیسی است و در مقیاس آزمایشگاهی ساخته شده‌است.
ترمیم، درمان عفونت و کاهش التهابات بافت استخوانی به کمک نانوکامپوزیت چندکاره
سرطان استخوان (Osteosarcoma) از دسته بیماری‌های نادری است که غالباً در افراد جوان زیر ۲۰ سال اتفاق می‌افتد و موثرترین راهکار درمانی، حذف تومور از طریق جراحی است. طبق گزارشات موجود، پس از حذف تومور، همچنان سلول‌های سرطانی در جداره‌ی عیب استخوانی باقی می‌مانند که می‌تواند منجر به بازگشت تومور شود. یکی از راهکارهای مؤثر در حل این موضوع استفاده از داربست‌های استخوانی مغناطیسی به‌عنوان بافت ترمیمی است. این داربست‌ها در مجاورت میدان مغناطیسی خارجی قادر به تولید حرارت به‌صورت موضعی هستند که متعاقباً به مرگ سلول‌های سرطانی منجر می‌گردد. این روش درمان هایپرترمیا یا گرمادرمانی نام دارد.
به گفته‌ی اشکان بی غم، کارشناس ارشد مهندسی مواد (سرامیک) از دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف آباد، هدف اصلی پژوهش حاضر، تولید یک نانوکامپوزیت چند عملکرده به‌منظور کاربرد در حوزه‌ی مهندسی پزشکی (زیست مواد) بوده‌است. در واقع تلاش شده تا نانوکامپوزیتی تولید شود که قابلیت تبدیل شدن به داربست سه بعدی به‌منظور کاشته شدن در عیوب استخوانی ناشی از حذف تومور سرطانی را دار باشد.
وی در ادامه عنوان کرد: «با بررسی کلی مشکلات گوناگون کاشتنی‌های استخوانی از قبیل عفونت و التهاب پس از عمل جراحی، تصمیم بر طراحی این ترکیب گرفته شد. این نانوکامپوزیت مغناطیسی به شکل هسته (فریت روی)-پوسته (روی سیلیکات) بوده و انتظار می‌رود افزون بر ترمیم بافت استخوانی بتواند به‌منظور کاربردهای هدفمند دیگر از قبیل رهایسازی دارو، خواص آنتی باکتریال، و هایپرترمیا (سوزاندن سلول های سرطانی با گرما) نیز به‌کار گرفته شود.»
بی غم در ادامه توضیح داد : «لازم به ذکر است که کاربرد مواد مغناطیسی در مهندسی بافت استخوان، فقط به هایپرترمیا محدود نمی‌شود. در سال های اخیر پژوهش‌های نوینی در حوزه‌ی اثر مواد مغناطیسی بر بهبود روند درمانی بافت استخوان انجام شده‌است. نتایج حاکی از این است که این مواد در مجاورت میدان مغناطیسی خارجی قادر به جذب سلول‌های استخوان ساز (osteoblast cells) بیشتری در محل کاشتنی هستند و در نتیجه روند درمان تسریع می‌گردد.»
وی در مقایسه‌ی استفاده از این نانوکامپوزیت در برابر داروهای آنتی بیوتیک نیز گفت: «عفونت و التهاب پس از کاشت مواد استخوانی یکی از معضل‌های همیشگی علم پزشکی است که به طور معمول به‌وسیله تزریق دوزهای بالای داروهای آنتی بیوتیک و ضد التهاب درمان می‌شوند که خود باعث آسیب‌های کبدی و کلیوی می‌گردد. دلیل استفاده از دوزهای بالای دارو، به خون رسانی ضعیف درون بافت استخوان باز می‌گردد. این در حالی است که ترکیباتی با قابلیت بارگذاری بالای دارو و رهاسازی موضعی آن و یا با ویژگی آنتی باکتریالی ذاتی، این مشکلات را در پی نخواهند داشت.»
بی‌غم در خصوص آزمون‌های صورت گرفته بر روی نمونه‌ی نانوکامپوزیت سنتز شده گفت: «در این طرح، از آزمون‌های مختلفی نظیر، XRD، FTIR، جذب-واجذب نیتروژن به‌منظور تخلخل سنجی، VSM به‌منظور بررسی خواص مغناطیسی، FESEM مجهز به EDS، دستگاه طیف سنجی فرابنفش به‌منظور بارگذاری و رهاسازی دارو، بررسی خواص آنتی باکتریال به روش دیسک دیفیوژن و آزمون MTT به‌منظور بررسی سلول سازگاری استفاده شده‌است.»
به گفته‌ی این محقق، دستاوردهای به‌دست آمده حاکی از تولید موفق میکروذرات نانوحفره مغناطیسی روی سیلیکات- فریت روی به شکل هسته (فریت روی)-پوسته (روی سیلیکات) در قدم اول و عملکرد مناسب آن در کاربردهای رهاسازی دارو، آنتی باکتریال و هایپرترمیا بوده‌است.
لازم به ذکر است که این محققان در گام‌های بعدی پژوهش در تلاشند تا داربستی سه‌بعدی از ترکیب تولیدی سنتز کرده و موارد دیگری از قبیل زیست فعالی (قابلیت چسبیدن داربست به استخوان)، میزان تخریب داربست در محیط شبیه سازی بدن، چسبندگی سلولی، خواص آنتی باکتریال، دارو رسانی موضعی، هایپرترمیا و خواص مکانیکی آن را مورد بررسی قرار دهند.
این پژوهش حاصل همکاری اشکان بی غم- کارشناس ارشد مهندسی مواد (سرامیک) از دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف آباد- دکتر محمد رفیعی نیا- عضو هیأت علمی دانشگاه علوم پزشکی اصفهان- و همکارانشان است. نتایج این کار در مجله‌ی Ceramics International با ضریب تأثیر ۳/۰۵۷ ( جلد ۴۴، سال ۲۰۱۸، صفحات ۱۱۷۹۸ تا ۱۱۸۰۶) به چاپ رسیده‌است.
