پژوهشگران دانشگاه صنعتی امیرکبیر با استفاده از نانوالیاف ابریشمی، داربست کامپوزیتی را برای ترمیم رباط آسیب دیده ورزشکاران ارائه کردند که به گفته آنها می‌تواند گزینه مناسبی برای پیوند به رباط آسیب دیده انسان باشد.
معصومه دودل مجری پروژه با تاکید بر ضرورت ارائه راهکارهایی برای درمان سریع‌تر پارگی بافت رباط، گفت: پارگی بافت لیگامان (رباط) که موضوع این تحقیق بوده است در میان دو گروه بیش از سایر گروه‌ها موجبات زیان اقتصادی را فراهم آورده است.
وی هزینه‌های بالا و طولانی ترمیم بافت و بازگشت به فعالیت را از چالش های درمانی در این زمینه نام برد و خاطر نشان کرد: فوتبالیست‌های حرفه‌ای و اسب‌های مسابقات ملی و بین‌المللی از جمله گروه‌های در معرض خطر هستند به گونه ای که بر اساس گزارش ها تنها در سال 1395 در گروه فوتبالیست‌ها 9 مورد آسیب (ACL= رباط صلیبی زانو) تنها در 80 بازی تا پایان هفته دهم لیگ برتر رخ داده است.
مجری طرح با بیان اینکه این آسیب بیشترین هزینه را برای باشگاه و طولانی‌ترین مدت دوری از میدان را برای بازیکن به همراه دارد، یادآور شد: متوسط زمان بازگشت بازیکنان به میدان بین 6 تا 11 ماه برآورد شده است.
دودل، استفاده از روش‌های درمان قدیمی را از مهمترین دلایل این امر دانست و اضافه کرد: علاوه بر آن میزان خسارت برآورد شده در این حوزه تنها در سال 1394 در حدود 3.2 میلیارد تومان در حوزه فوتبال کشور بوده است ضمن آنکه موارد پارگی در فوتبالیست‌های کشور بیش از نرخ مرسوم در دنیا است.
وی به وضعیت پارگی رباط در میان اسب‌های مسابقه اشاره کرد و گفت: در سال 1395، 3 مورد آسیب ACL تنها در 30 بازی گزارش شده و برآوردها نشان می‌دهد هزینه درمان در این حوزه در حدود 1.4 میلیارد تومان است.
وی با تاکید بر اینکه بیشتر بافت‌های بدن پس از آسیب‌دیدگی قادر به تجدید دوباره خود هستند، ادامه داد: اما بافت لیگامان این توانایی را ندارد و نیاز به جایگزین دارد. بنابراین در این تحقیق با تلفیق علم مهندسی نساجی در تولید داربست‌های زیست تخریب پذیر قابل پیوند در بدن با دانش جدید کشت سلولهای بنیادی و تمایز آنها به سلولهای بافت هدف، به دنبال پیدا کردن شیوه جدیدی در درمان و باز تولید بافت آسیب دیده لیگامان در زمانی کوتاه‌تر بودیم.
این محقق اضافه کرد: با راهکاری که با این روش ارائه می‌شود قادر هستیم به جای کاشتهای متداول از روش مهندسی بافت استفاده کنیم.
وی عنوان این تحقیق را « طراحی و ساخت داربست نانوکامپوزیت ابریشم/تیوفن و بررسی کاربردهای آن در ترمیم بافت رباط» عنوان کرد و افزود: در این تحقیق ساختاری نوین و کارآمد به صورت کامپوزیتی از نانوالیاف پلیمری و اسفنج پلیمری به صورت سه لایه طراحی و ساخته شد که لایه سطحی آن داربستی نانولیفی از پلیمر شبه هادی پلی اتیلن دی اکسی تیوفن است که از طریق تلفیق روش الکتروریسی و پلیمریزاسیون فاز بخار بر بستر لایه میانی تهیه شد.
دودل لایه میانی این داربست را نانوالیاف کاملا آرایش یافته تارپودی دانست که این الیاف از فیبروئین ابریشم که نوعی پلیمری زیست سازگار و زیست تخریب پذیر است به دست آمده و ادامه داد: این الیاف به روش الکتروریسی فاصله گذاری تهیه شد و خارجی‌ترین لایه، اسفنج کیتوسان میکرومتخلخل است که به روش تصعید و با دستگاه «فریزدرایر» تهیه شد.
مجری طرح اضافه کرد که بهینه سازی روش تولید این لایه‌ها از نظر خلوص، آرایش یافتگی، تخلخل، خواص سطحی و خواص فیزیکی- شیمیائی از یک طرف و بهینه سازی خواص و ویژگی‌های سطحی و میان سطحی آنها از سوی دیگر، در حدود یک سوم از مراحل تجربی کار بود و پس از آن اقدام به تهیه و استخراج سلولهای بنیادی انسانی از منشأ بندناف شد.
وی خاطر نشان کرد: کشت و تکثیر این سلول ها در محیط برون تن بر روی داربست بهینه نهایی انجام و تست‌های زیست سازگاری و زیست تخریب پذیری اجرایی شد و در مرحله سوم به ساخت بیورآکتوری پرداختیم که بتواند جریان مستقیم الکتریکی را به سطح نانوالیاف شبه‌هادی که سلول بر سطح آن نشسته است، برساند و قابلیت قرارگیری در انکوباتور را نیز داشته باشد.
دودل با بیان اینکه در مرحله نهایی این تحقیق سه گروه جهت انجام تست‌های زیستی تشخیصی تعریف شد، گفت: گروه اول، گروه کنترل بود که کشت سلول در آن بر کف پلیت های معمول کشت سلول و بدون اعمال محرک الکتریکی انجام شد. در گروه دوم کشت سلول بر سطح داربست درون پلیت کشت سلول و بدون اعمال تحریک الکتریکی انجام شد و در گروه سوم کشت سلول بر سطح داربست درون بیورآکتور و با اعمال جریان الکتریکی صورت گرفت.
به گفته وی در نهایت تأثیر اعمال جریان الکتریکی بر رفتار سلول از طریق آنالیزهای سطح داربست، تست تکثیر سلولی MTT و روش رنگ آمیزی هسته سلول DAPI مورد بررسی قرار گرفت.
این محقق با اشاره به نتایج به دست آمده اظهار کرد: بررسی نتایج، در خصوص تأثیر اعمال محرک الکتریکی بر تمایز سلولهای بنیادی کشت شده بر بستر پلیمری زیست سازگار مورد تأیید قرار گرفت.
وی با تاکید بر اینکه در این مطالعات نتایج نویدبخشی در زمینه امکان تولید بافت‌های مورد نیاز با سرعت و کیفیت طبیعی در آینده به دست آمده است، اظهار کرد: سنتز پلیمرهای شبه هادی به صورت نانوالیاف یکی از سخت‌ترین بخش‌های این تحقیق بوده است؛ چرا که این پلیمرها بسیار سخت سنتز شده و به روش‌های معمول ریسندگی الیاف قابل تولید نیستند. در این تحقیق با به کارگیری فناوری نوین پوشش دهی فاز بخار موفق شدیم پلیمر را به شکل نانوالیاف توخالی بر بستری از پلیمری طبیعی تولید کنیم.
به گفته وی نتایج به دست آمده در ساخت کاشتهای پیوندی در صنایع پزشکی قابل استفاده خواهد بود. همینطور در صورتی که دانش استفاده از سلولهای بنیادی در حالت کلینیکال انسانی گسترش یابد، این داربست طراحی شده می‌تواند در مهندسی بافت لیگامان مورد مصرف قرار گیرد.
دودل انتشار دو مقاله را از دیگر دستاوردهای این مطالعات نام برد و یادآور شد: آزمون‌های حیوانی و کسب مجوزهای لازم جهت پیشبرد پروژه در سطح کلینیکال و کاربردی فازهای توسعه ای این تحقیق به شمار می رود.
وی با بیان اینکه این تحقیق از منظر تولید نانوکامپوزیتی با رویه نانوالیاف هادی زیست تخریب پذیر که در حوزه علوم سلولهای بنیادی قابلیت کاربردی دارد، دارای نوآوری است، افزود: همچنین خواص مکانیکی فوق العاده ویژه داربست نهایی به دلیل هندسه و طراحی بافت ابریشمی آن، موجب شده تا نزدیکترین شباهت را به بافت لیگامان انسانی داشته باشد.
دودل قدرت تولید نانوالیاف مورد استفاده در این داربست در مقیاس صنعتی، هزینه تولید مقرون به صرفه آن در مقایسه با کاشتهای متداول در حوزه درمان آسیب ACL و قابلیت استفاده در بانک اعضای پیوندی بدن (در صورت تأیید واکنشهای زیستی سلولهای بنیادی) برای هر شخص بنا به تقاضای فرد را از مزایای این داربست برای ترمیم رباط ذکر کرد.
مجری طرح کاربردهای این داربست را در حوزه‌های علوم سلولهای بنیادی، مهندسی پزشکی، درمان و آموزش پزشکی و علوم مهندسی بر مبنای موادهادی عنوان کرد.
این تحقیقات در قالب طرح پایان نامه و با راهنمایی دکتر ناهید همتی نژاد و پروفسور سید هژیر بهرامی از اعضای هیات علمی دانشگاه امیرکبیر اجرایی شده است.
خبرگزاری فارس، به نقل از روابط عمومی دانشگاه صنعتی امیرکبیر
[review]