پژوهشگران دانشگاه صنعتی امیرکبیر با استفاده از شیشه زیست فعال روشی را برای بهبود داربست‌های پلیمری ارائه کردند که می‌توان از آن برای ترمیم استخوان‌های آسیب دیده استفاده کرد.
به گزارش تابناک تهران، مجری این طرح تحقیقاتی، گفت: ابتلا به بیماری‌های مفصلی و استخوانی یکی از چالش‌های جوامع جهانی است و از این رو نیاز به جایگزین‌های استخوانی رو به افزایش است.
"دلارام زمانی" افزود: بافت استخوان قابلیت بالایی برای ترمیم دارد، ولی اگر بدن بنا به دلایلی قدرت ترمیم خود را از دست داده باشد باید راه حلی برای ترمیم آسیب پیدا کرد.
وی گفت: پروتز‌های مصنوعی و ابزار‌های مکانیکی با وجود بهبود بخشیدن به زندگی میلیون‌ها بیمار، روشی ایده آل برای جایگزینی بافت آسیب دیده نیستند؛ زیرا که این ابزار‌ها در معرض شکست مکانیکی در زمان ایمپلنت شدن طولانی مدت قرار دارند.
زمانی اضافه کرد: علاوه بر آن ابزار‌های مکانیکی به ندرت با بافت میزبان یکپارچه می‌شوند و می‌توانند با تحریک پاسخ ایمنی میزبان به بافت سالم اطراف ایمپلنت آسیب برسانند از این رو مهندسی بافت رویکرد دیگری برای ترمیم و بازسازی بافت آسیب دیده بدون نیاز به پیوند و یا کاشتنی ارائه می‌دهد.
این محقق از اجرای طرح تحقیقاتی در این زمینه خبر داد و یادآور شد: این طرح که با عنوان "ساخت و مشخصه‌یابی داربست کامپوزیتی متشکل از آلژینات/شیشه زیست فعال حاوی روی و منیزیم جهت کاربرد در مهندسی بافت سخت" اجرایی شد، با استفاده از داربست‌های پلیمری قابل جذب، رشد سلولی می‌تواند تا جایگزینی کامل محل توسط بافت میزبان هدایت شود.
وی با اشاره به جزئیات اجرای این طرح توضیح داد: برخی از فاکتور‌های کلیدی برای یک داربست ایده‌آل به منظور مهندسی بافت استخوان شامل "شباهت داربست‌های استخوانی به ماتریس خارج سلولی و تقلید هر چه بیشتر ساختار طبیعی ماتریس استخوان، "میکرو و ماکروتخلخل‌ها"، "تخلخل‌های باز متصل به هم" و "استحکام مکانیکی کافی و سینتیک کنترل شده تخریب" و "توانایی ایجاد اتصال با بافت زنده توسط تشکیل لایه‌ای از هیدروکسی آپاتیت" می‌شود که در این پژوهش به تمامی این ویژگی‌ها دست یافتیم.
زمانی بیان کرد: برای تولید این داربست در ابتدا با در نظر گرفتن مواد تشکیل دهنده کامپوزیت طبیعی استخوان که از یک زمینه آلی (کلاژن نوعΙ) و نانوکریستال‌های معدنی آپاتیت تشکیل شده است، از پلیمر زیست تخریب پذیر طبیعی آلژینات به عنوان ماتریس به همراه شیشه‌های زیست فعال که توانایی اتصال شیمیایی با بافت‌های زنده را دارند، استفاده شد.
وی با بیان اینکه در ساخت شیشه از یون هایی، چون روی و منیزیم که برای تسهیل تشکیل بافت استخوان ضروری هستند، استفاده شد، ادامه داد: نتایج این تحقیقات نشان داد حضور شیشه‌های زیست فعال استحکام مکانیکی را نیز به صورت چشمگیری افزایش داده است. ضمن آنکه تخلخل برای انتقال اکسیژن و مواد غذایی به داخل داربست‌ها ضروری است از این رو تخلخل‌های کنترل شده بیش از ۷۰ درصد برای کاربرد‌های مهندسی بافت در این داربست ایجادشد.
این محقق گفت: داربست کامپوزیتی تهیه شده در این پژوهش ساختار متخلخل (تخلخل حدود ۸۰ تا ۹۰ درصد) و دانسیته مناسب بین ۲ دهم تا ۵ دهم از خود نشان داد و نتایج به دست آمده بیانگر مناسب بودن داربست آلجینات/شیشه زیست فعال برای ترمیم بافت‌های استخوانی است.
زمانی تأکید کرد: شیشه‌های زیست فعال حاوی روی و منیزیم از روش سل-ژل سنتز و داربست کامپوزیتی آلژینات/شیشه زیست فعال با نسبت‌های مختلف توسط روش فریز درای ساخت و مشخصه یابی شدند.
این دانش آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر، افزود: از نتایج به‌دست‌آمده از این طرح می‌توان در مطالعه و ساخت جایگزین‌های طبیعی بافت استخوان با فراهم کردن یک محیط سه بعدی برای چسبندگی، مهاجرت، تمایز سلول‌ها و در نهایت رشد و جایگزینی بافت جدید استفاده کرد.
زمانی با بیان اینکه تاکنون تحقیقات بسیار کمی در مورد داربست‌های کامپوزیتی به خصوص آلژینات با شیشه‌های زیست فعال انجام شده است، گفت: در هیچ کدام از تحقیقاتی که در این زمینه انجام شده تأثیر ترکیبات این نوع شیشه روی داربست‌های پایه پلیمری بررسی نشده بود که در این طرح موفق به ساخت این داربست شدیم.
مجری طرح همچنین افزود: مطالعات گسترده‌ای در جهان برای دستیابی به ترکیبی مناسب جهت ساخت داربست‌های مهندسی و بازسازی بسیاری از بافت‌ها صورت گرفته است و این در حالی است که اگرچه استفاده از پلیمر‌ها بار‌ها به تنهایی برای کاربرد‌های استخوانی گزارش شده است، ولی متأسفانه این مواد، از انعطاف پذیری بیش از حد و خواص مکانیکی بسیار ضعیفی برای اکثر کاربرد‌های تحت بارگذاری برخوردار هستند، بنابراین مطالعات به سمت استفاده از مواد غیرآلی به عنوان جزء دوم مشابه با بخش معدنی استخوان است جهت گرفت است.
وی وجه تمایز این داربست را استفاد از شیشه زیست فعال دانست و گفت: شیشه زیست فعال خواص مکانیکی و تشکیل هیدروکسی آپاتیت بر روی سطح را بهبود می‌بخشد و علاوه بر این توانایی آزادسازی یون‌های مورد نیاز برای تشکیل استخوان مانند روی و منیزیم را دارد.
