در طول ۳۰ سال گذشته، جامعه علمی برای ایجاد یک جایگزین مصنوعی برای پیوند و ترمیم استخوان آسیب‌دیده بیمار تلاش کرده است. محققان دانشگاه مک‌گیل از منبع نور کانادایی (CLS) در دانشگاه ساسکاچوان برای توسعه روش جدیدی برای رشد بافت استخوان مصنوعی استفاده کردند.
جایگزین نانویی امیدوارکننده برای پیوند استخوان
رشته به سرعت در حال پیشرفت مهندسی بافت استخوان بر رشد سلول‌های استخوانی در آزمایشگاه بر روی موادی به نام داربست متمرکز شده است و سپس این ساختارها را به بدن فرد برای ترمیم آسیب‌های استخوانی منتقل می‌کند. به تقلید از استخوان طبیعی، داربست‌ها به شبکه‌ای به هم پیوسته از منافذ کوچک و بزرگ نیاز دارند که به سلول‌ها و مواد مغذی اجازه می‌دهد پخش شوند و به تولید بافت استخوانی جدید کمک کنند.
فرآیند امیدوارکننده تیم مک‌گیل با تغییر ساختار داخلی ماده‌ای به نام اکسید گرافن کار می‌کند تا آن را برای بازسازی بافت استخوانی مفیدتر کند.
اکسید گرافن یک ترکیب فوق نازک و بسیار قوی است که به‌طور فزاینده‌ای در الکترونیک، اپتیک، شیمی، ذخیره انرژی و زیست‌شناسی استفاده می‌شود. یکی از خواص منحصر به فرد آن این است که وقتی سلول‌های بنیادی روی آن قرار می گیرند، تمایل دارند به سلول‌های استخوان‌ساز به نام استئوبلاست تبدیل شوند.
این گروه چند رشته‌ای، متشکل از محققان دپارتمان‌های مهندسی معدن و مواد، مهندسی برق و دندانپزشکی مک گیل، دریافتند که با افزودن امولسیون روغن و آب به اکسید گرافن و سپس انجماد آن در دو دمای مختلف، دو اندازه متفاوت منافذ در سرتاسر ساختار تولید می شود.
پروفسور مارتا سروتی گفت که وقتی داربست متخلخل را با سلول‌های بنیادی مغز استخوان موش کاشتند، سلول‌ها تکثیر شدند و در داخل شبکه منافذ پخش شدند. این نتایج نشانه امیدوارکننده‌ای است که رویکرد جدید آن‌ها در نهایت می‌تواند برای بازسازی بافت استخوانی در انسان استفاده شود.
او گفت: «ما نشان دادیم که داربست‌ها کاملاً زیست‌سازگار هستند، وقتی سلول‌ها را در آنجا قرار می‌دهید وارد شرایط بسیار خوبی می‌شوند، و می‌توانند در تمام داربست نفوذ کنند و کل داربست را تسخیر کنند».
محققان از پرتو BMIT-BM در CLS برای ترسیم منافذ با اندازه‌های مختلف در داخل داربست و همچنین رشد و گسترش سلول‌ها استفاده کردند. محقق ارشد، ییون چن، که زیر نظر سروتی کار می‌کند، گفت که کار آن‌ها بدون سینکروترون امکان‌پذیر نبود زیرا چگالی کم اکسید گرافن به این معنی است که فقط مقدار بسیار کمی نور را جذب می‌کند.
چن گفت: «بر اساس اطلاعات ما، این اولین باری است که از نور سنکروترون برای دیدن ساختار داربست‌های اکسید گرافن استفاده می‌شود.»
در حالی که استفاده گسترده بالینی از این رویکرد جدید ممکن است هنوز سال‌ها باقی مانده باشد، سروتی فکر می‌کند که کار آن‌ها می‌تواند سایر محققان را قادر سازد تا در مورد چگونگی تبدیل سلول‌های بنیادی به سلول‌های استخوانی اطلاعات بیشتری کسب کنند.
او گفت: «این کار منجر به درک بهتری از زیست‌شناسی استخوان‌ها می‌شود که اگر از این فناوری استفاده نمی‌کردیم این درک ایجاد نمی‌شد. شاید در کوتاه‌مدت بتوانیم از روش‌های آزمایشگاهی برای درک بهتر رشد استخوان و شاید تولید داروهای جدید استفاده کنیم.»
