به نقل از «فارس»

گفت‌وگوی تفصیلی| تحولی عظیم در مهندسی بافت استخوان از سوی محققان ایرانی

تاریخ انتشار: ۲۹ مرداد ۱۴۰۲ | کد خبر: ۳۸۵۰۲۵۱۶

گروه دانشگاه خبرگزاری فارس، در سطح شهر شاهد تصادفات و آسیب‌های جسمی افرادی هستیم که باعث شکستگی عضوی در بدن می‌شود حال برخی از این شکستگی‌ها با عمل جراحی درمان می‌شود اما در بعضی از آنها این امکان فراهم نمی‌شود و باید برای به حرکت درآوردن این عضو آسیب دیده از وسایل فلزی به نام ایمپلنت استفاده کنیم. 

البته بسیاری از مردم به این وسیله فلزی، پلاتین می‌گویند و جنس این ایمپلنت‌ها و پلاتین‌ها طلای سفید نیست.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

این وسایل از آلیاژی به نام فولاد ضد زنگ ساخته می‌شود که ترکیبی از آهن، کروم و نیکل است و بدن انسان با این آلیاژ سازگاری دارد، این ایمپلنت‌ها یا پلاتین‌ها بعد از جوش‌خوردگی و ترمیم شکستی از عضو آسیب دیده خارج می‌شوند که گاهاً برای بسیاری از افراد دردناک و رنج‌آور است.

با توجه به پیشرفت‌هایی که همه روزه در علوم از جمله علوم پزشکی شاهد هستیم نخبگان دانشگاه صنعتی امیرکبیر موفق به تولید تثبیت‌کنند‌های جذب‌پذیر استخوانی برای کاربرد در پیچ، پین و پلاک در جراحی‌های ارتوپدی شده‌اند. 

سمیه اباذری سیوندی دانش آموخته مقطع دکتری دانشکده مهندسی مواد دانشگاه صنعتی امیرکبیر و مجری طرح «طراحی و ساخت تثبیت کننده‌های استخوانی زیست تخریب پذیر نانوکامپوزیت منیزیمی تقویت شده با ترکیبات گرافنی برای کاربردهای ارتوپدی» است و این طرح را با راهنمایی علی شمسی‌پور عضو هیأت علمی دانشکده مهندسی مواد و متالورژی دانشگاه صنعتی امیرکبیر، حمیدرضا بخششی راد عضو هیأت علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف آباد و همچنین همکاری دانشگاه صنعتی نروژ اجرایی و به نتیجه رسانده است.

به گفته این محقق، آلیاژهای منیزیم به دلیل زیست‌سازگاری مناسب قابلیت‌ استخوان‌سازی در بدن با انجام فرایندهای خاص را دارند و استفاده از این مواد، تحولی در مهندسی بافت استخوان ایجاد خواهد کرد که از این مواد در تولید پیچ و پین سازگار با بدن استفاده می‌شود و برای ترمیم استخوان‌های شکسته کاربرد دارند، استفاده از این محصولات منجر به حذف جراحی‌های ثانویه برای خروج پیچ و پلاک‌های استخوانی از بدن می‌شود که اضطراب و عفونت‌های استخوانی بیمار را از بین می‌برد. 

مشروح گفت‌‌وگو با سمیه اباذری سیوندی محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر را در زیر می‌خوانید:

* آشنایی با ترمیم‌کننده‌های استخوان

فارس: شما به عنوان یک پژوهشگر ایرانی توانستید کار مهمی انجام دهید و ایمپلنت منیزیمی را تولید کنید؛ از اهداف این طرح برایمان بگویید.

اباذری: تقاضا برای استفاده از ایمپلنت‌ها، به میزان آسیب‌­دیدگی ناشی از فعالیت­‌ها و حوادث مختلف مثل آسیب‌دیدگی در زمان فعالیت ورزشی یا تصادف وابسته است. مواد زیست­‌سازگار فلزی برای کمک به بازسازی یا جایگزینی بافت آسیب‌دیده، مورد استفاده قرار می­‌گیرند. ایمپلنت‌ها از  ۴ نوع ایمپلنت‌های جایگزین مفاصلی مانند لگن، زانو و شانه، تثبیت کننده‌­های (پیچ و پین و پلاک­) استخوان و دیسک ستون فقرات، ایمپلنت‌های  ترمیم­‌کننده استخوان و ایمپلنت‌های تثبیت­‌کننده دندان هستند. 

 برخی از ایمپلنت‌ها به صورت دائمی به عنوان عضو مصنوعی مورد استفاده قرار می­‌گیرند و برخی دیگر نیز مانند اجزای تثبیت­‌کننده، به صورت موقت در بدن هستند. در دو دهه اخیر تحقیقات گسترده­‌ای برای کاهش میزان خوردگی مواد زیستی فلزی در محیط فیزیولوژی بدن انسان انجام شده است. با این حال، تحقیقات اخیر در مهندسی بافت به سمت توسعه مواد زیست جذب‌پذیر در بدن متمرکز شده است. فلزات زیست جذب‌پذیر مانند منیزیم، روی و آهن پشتیبانی ساختاری مورد نیاز را برای بافت میزبان فراهم می­‌کنند، درون بدن به تدریج تخریب می­‌شوند و سپس بعد از کامل کردن وظیفه خود که کمک به ترمیم بافت است، به­‌طور کامل از بین می­‌روند.

آلیاژهای منیزیم به عنوان مواد ایمپلنت زیست جذب‌پذیر به دلیل زیست سازگاری خوب، قابلیت زیست جذب‌پذیر عالی و قابلیت استخوان‌سازی در محیط فیزیولوژیکی بدن می‌توانند بسیار کاربردی باشند. با توجه به مزایای اشاره شده استفاده از این دسته از مواد به عنوان تحولی نوین در مواد زیستی فلزی در حوزه مهندسی بافت به شمار خواهند آمد.

* بیش از ۱۰۳ میلیون نفر دارای مفصل مصنوعی هستند

فارس: دلیل شما برای انتخاب و اجرای این طرح چه بود؟

اباذری: بنا به گزارش سازمان بین‌المللی همکاری و توسعه اقتصادی (OECD) کل بازار جهانی بایومواد  حدود ۴۰۰ میلیارد دلار آمریکا تا سال ۲۰۱۰ است و تا سال ۲۰۱۴ بیش از ۴۰۴ میلیون نفر در جهان حداقل از تثبیت‌کننده (پیچ و پین و پلاک) و بیش از ۱۰۳ میلیون نفر دارای مفصل مصنوعی هستند. بنابراین رسیدن به دانش فن‌آوری برای طراحی و ساخت ایمپلنت تثبیت کننده زیست جذب‌پذیر پایه منیزیمی ترمیم استخوان ران مهم است.

مواد زیستی دسته مهم و پرکاربردی از مواد هستند که مورد توجه گسترده‌ای قرار گرفته­‌اند؛ از این رو که بشر به کمک آن­ها قادر به ارتقای سطح سلامت خود، تسریع فرآیند درمان و نیز مبارزه با بیماری­‌ها و صدمات گوناگون شده است. اما ب­ه کارگیری این دسته از مواد همواره با چالش­‌های اساسی روبرو بوده است، چالش‌­هایی که مستقیماً با جان انسان‌­ها در ارتباط است. منیزیم، به عنوان عنصر ضروری بدن انسان و جزء سازنده ساختار استخوان شناخته شده است.

شباهت مدول الاستیک منیزیم خالص و استخوان طبیعی نیز آلیاژهای منیزیم را برای کاربردهای پزشکی مناسب کرده است. با این حال، خواص مکانیکی ضعیف و مقاومت به خوردگی پایین آلیاژهای منیزیم، کاربردهای زیست پزشکی آ­نها را با محدودیت­‌های زیادی رو به ­رو کرده است. از این رو تصمیم بر این شد که ایمپلنت از ماده کامپوزیت مینزیمی از زمینه آلیاژهای زیست جذب‌پذیر منیزیم که دارای مقاومت به خوردگی بالا و خواص مکانیکی بالا از جمله استحکام بالا و همچنین زیست سازگار بودن تهیه شود تا  امکان استفاده از آن­ها را به عنوان کاشتنی پیچ و پین‌های استخوانی قابل توجیه باشد.

البته نانو تقویت کننده‌های نانو از جمله نانو لوله­‌های کربنی (CNT) و اکسید گرافن احیاشده (RGO) به دلیل دارا بود خواص مکانیکی و مدول الاستیسیته بالا و زیست­‌سازگاری قابل قبول، قابلیت زیادی برای تولید کامپوزیت منیزیمی به منظور کاربردهای زیست‌­پزشکی دارند، از این رو به عنوان تقویت­‌کننده‌­های مؤثر برای ساخت کامپوزیت انتخاب شدند.

* برای خارج کردن ایمپلنت از بدن نیاز به جراحی ثانویه نداریم

فارس: این تحقیق تا چه اندازه به هدف مذکور کمک کرده و چقدر اهمیت داشته (در راستای بومی‌سازی، تجاری سازی، کسب فناوری، یافتن راهکار یا روش جدید، اقتصادی کردن تولید، ارتقای مرزهای دانش در این رشته، بهبود یک ویژگی و ...) لطفا توضیح دهید.

اباذری: ما در این پژوهش در مقیاس آزمایشگاهی موفق به تولید پیچ و پین‌های زیست تخریب‌ پذیر از کامپوزیت منیزیمی تقویت شده  با ترکیبات گرافنی به منظور ترمیم استخوان­‌های آسیب دیده که موجب حذف عمل جراحی ثانویه برای خارج کردن ایمپلنت از بدن پس ترمیم بافت آسیب دیده می‌شود، شدیم.

عمل ثانویه برای خروج ایمپلنت از بدن بیمار همیشه همراه با خطراتی از جمله ایجاد عفونت استخوانی بیمار همراه است و هزینه‌های بیمارستانی زیادی را علاوه بر اضطراب و استرس به بیمار تحمیل می‌کند. اگر بتوانیم این پیچ و پین‌های منیزیمی ساخته شده را در گام اول با آزمون­‌های حیوانی و در گام بعدی به صورت بالینی روی جامعه آماری مشخصی از بیماران بررسی کنیم علاوه بر  امکان صرفه‌جویی ارزی و جلوگیری خروج ارز از کشور، و نیاز پزشکی کشور را از واردات این محصولات بر طرف خواهد کرد و دستاوردی جدید در حوزه پزشکی کشور محسوب خواهد شد.

فارس: روش کار شما به چه صورت بوده است؟ یعنی از کجا کار شما شروع شده و به کجا ختم شده است؟

اباذری: در این پژوهش کامپوزیت‌های زمینه منیزیمی تقویت شده با نانو ورق‌­های اکسید گرافن کاهش یافته و نانو لوله‌های کربنی، برای نخستین‌بار به کمک روش شیمی‌تر به همراه متالورژی پودر تولید و مورد بررسی قرار گرفتند. نانولوله­‌های کربنی از کلوخه شدن صفحات اکسید گرافن کاهش یافته جلوگیری کرده و سبب توزیع مناسب آن­ها در زمینه شدند که در بهبود خواص مکانیکی کامپوزیت نقش اساسی دارند.  افزایش چقرمگی کامپوزیت هیبریدی به ­وسیله سازوکارهای سپر نوک ترک، پل زنی ترک توسط CNT و RGO، انحراف ترک، بیرون کشیدگی CNT از زمینه گزارش شد. نتایج نشان داد با غوطه­‌وری کامپوزیت در محلول بیه سازی شد بدن (SBF) پس از چند روز بر سطح نمونه‌ها رسوب آپاتیت شبه استخوان علاوه بر Mg(OH)2 تشکیل می­‌شود که دلالت بر زیست فعال بودن این نمونه‌­ها دارد و همچنین نقش حفاظتی از سطح نمونه کامپوزیت نیز می‌­تواند داشته باشد.

نتایج آزمون‌های کشت سلولی و ALPکامپوزیت­‌ها حاکی از قابلیت تمایز سلول­‌های MG-۶3 به سلول‌­های استخوانی در مجاورت این نانوکامپوزیت‌­ها است. تصاویر SEM و DAPI از سلول­‌ها در تماس با کامپوزیت نیز چسبندگی و گسترش سلولی روی کامپوزیت و افزایش تکثیر سلولی را در درصد وزنی پایین CNT نشان داد. همچنین با افزایش درصد وزنی RGO و CNT در نانوکامپوزیت، خواص آنتی باکتریایی افزایش پیدا می کند.

* هزینه‌بر بودن آزمون‌های پروژه بسیار بالا بود

فارس: پیچیدگی یا مشکلی که در اجرای طرح وجود داشته چه بخشی از کار بوده است؟

اباذری: از مشکلات پیش آمده در حین انجام این پژوهش صرف کردن زمان زیاد برای توزیع همگن و مناسب ذرات تقویت کننده کربنی در زمینه منیزمی و کوخه شدن این ذرات بود که با بکارگیری همزمان شیمی تر و متالورژی پودر این مشکل حل شد. همچنین دسترسی به تجهیزات مورد نیاز برای ارزیابی کامپوزیت ساخته شده راحت نبود جدا از اینکه هزینه‌­های آزمون های این پروژه بالا بود.

فارس: آیا مقاله‌ای هم از پژوهش خود منتشر کرده‌اید؟ اگر بله، کدام بخش کار تازگی داشته و تبدیل به مقاله شده است؟

اباذری: بله، از این پژوهش ۵ مقاله علمی در مجلات مجلات معتبر خارجی(ISI) با کیفیت عالی به چاپ رسیده است. یکی از آن‌ها در ژورنال تخصصی منیزیم با عنوان "Magnesium and alloys" با ضریب تأثیر (I.F) ۱۷.۶ با درجه عالی به چاپ رسیده است که جزو رنک اول در زمینه تخصصی مهندسی مواد و متالورژی به حساب می‌آید.

بهبود مقاومت خوردگی با حضور تقویت کننده‌های کربنی در زمینه از آلیاژ منیزیم و دستیابی به زیست فعالی و زنده مانی سلولی خوب در تماس با کاشتنی و افزایش رسوب‌گذاری آپاتیت‌سازی شبه استخوانی خوب بر روی این کامپوزیت‌ها و خواص آنتی باکتریالی عالی نمونه از نقاط قوت این پژوهش است که منجر به چاپ این نتایج در مجلات انتشارات الزویر شده است.

*پیچ و پلاتین زیست‌ جذب‌پذیر در ترمیم ضایعات اطراف ایمپلنت در استخوان ران کاربرد دارد

فارس: از کاربردهای پژوهش‌تان برایمان بگویید؟ آیا این طرح به طور مستقیم به کار مردم می‌آید؟

اباذری: پیچ، پین و پلاک زیست جذب‌پذیر منیزیم طراحی و ساخته شده  به عنوان تثبیت کننده‌های ترمیم ضایعات اطراف ایمپلنت در استخوان ران کاربرد دارد.

تجزیه پیوسته و آهسته این تثبیت‌کننده استخوانی با سرعت مناسب موجب شده است که همزمان با ناپدید شدن ایمپلنت در اثر تجزیه شدن، استخوان جدیدی نیز شکل گیرد. پس از یک سال به صورت کامل و ایمن از بدن دفع می‌شوند. نیاز به عمل ثانویه برای خروج ایمپلنت از بدن پس از ترمیم منتفی شود

فارس: درباره ویژگی‌های این طرح هم توضیح بفرمایید.

اباذری: در واقع تجزیه پیوسته و آهسته این تثبیت‌کننده استخوانی با سرعت مناسب موجب شده است که همزمان با ناپدید شدن ایمپلنت در اثر تجزیه شدن، استخوان جدیدی نیز شکل گیرد. پس از یک سال به صورت کامل و ایمن از بدن دفع می‌شوند. نیاز به عمل ثانویه برای خروج ایمپلنت از بدن پس از ترمیم منتفی شود.

فارس: از میزان هزینه‌هایی که برای این طرح داشتید برایمان بگویید.

اباذری: هزینه برآورد شده برای انجام این طرح پژوهشی را می‌توان حدود ۴۰۰ میلیون تومان تخمین زد که با کمک گرفتن از دوستان دانشگاهی و متخصصین حوزه بخش خصوصی سعی شد تا حد امکان هزینه‌ها کاهش پیدا کند و بتوانیم مناسب‌ ترین آنالیزها و داده‌ها را با حداقل هزینه داشته باشیم.

فارس: ایده و طرح‌های جدیدی هم دارید.

اباذری: پیشنهادهایی هست که در نظر داریم در ادامه انجام این تحقیق انجام شود از جمله ایجاد پوشش­‌های زیست پلیمری مثل پلی کاپرولاکتون یا پلی لاکتیک-کو-گلایکولیک اسید با استفاده روش‌های رسوب شیمیایی و غوطه‌وری که موجب افزایش قابل توجه مقاومت به خوردگی، افزایش زیست فعالی و زیست‌سازگاری آلیاژ‌های زیست جذب‌پذیر پیچ و پلاک‌های پایه منیزیمی می‌شود و نهایتاً استفاده از این پیچ و پلاک‌ها زیست جذب‌پذیر منیزیم درکاربردهای پزشکی بطور وسیعی گسترش خواهد یافت.

فارس: برای تولید محصول­‌تان از سوی دولت حمایت می‌شوید یا خیر؟ دوست دارید دولت چطور کمکتان کند؟

اباذری: اگر دولت یا حتی دست اندرکاران بخش خصوصی این حوزه بتوانند در انجام آزمون‌های بالینی تکمیلی این ایمپلنت تسهیلاتی چه به صورت آزمایشگاهی یا چه به صورت مالی فراهم کنند و در این طرح مشارکت داشته باشند قطعاً کمک بزرگی برای پیاده‌سازی دانش فنی و بومی‌سازی این محصول در کشور خواهد شد.

پایان پیام/

منبع: فارس

کلیدواژه: محقق ایمپلنت ترمیم استخوان پلاتین محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر دانشگاه صنعتی امیرکبیر آلیاژهای منیزیم ایمپلنت از بدن زیست جذب پذیر خواص مکانیکی مهندسی بافت تثبیت کننده ایمپلنت ها مواد زیست آسیب دیده

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.farsnews.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «فارس» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۸۵۰۲۵۱۶ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

شکار یک پلنگ ایرانی توسط یک تبعه پاکستان (+عکس)

به‌تازگی تصویری در شبکه‌های اجتماعی، مبنی‌بر شکار یک پلنگ ایرانی در پارک ملی هِنگول بلوچستان پاکستان، منتشر شده است. این نژاد از پلنگ در معرض خطر انقراض است.

به گزارش فارس، پلنگ ایرانی پس از انقراض ببر مازندران و شیر ایرانی، بزرگترین گربه‌سان کشور به شمار می‌رود. کمبود طعمه در اثر شکار غیر مجاز و بی رویه، تخریب زیستگاه طبیعی پلنگ به دلیل توسعه فعالیت‌های انسانی، کشته شدن پلنگ‌ها به دست افراد محلی و شکارچیان متخلف باعث شده است که این گربه‌سان ایرانی به سمت انقراض برود.

«پلنگ در هر کجا به دام‌ها خسارت بزند از طریق صندوق توسعه محیط زیست خسارت آن پرداخت می‌شود.» این گفته کامبیز محسن سلطانی رئیس اداره محیط زیست نوشهر به خبرنگار فارس بود.

در نتیجه تقابل پلنگ با انسان و آسیب‌پذیری این گونه کمیاب در سال‌های اخیر به شدت افزایش یافته است.

کمبود طعمه‌های پلنگ در اثر شکار بی‌رویه و تخریب عرصه‌های طبیعی از عوامل مهم کاهش جمعیت و افزایش حمله پلنگ به دام‌های اهلی و تقابل این گونه با انسان بوده است.

«در بخش گسترده‌ای از محدوده پراکنش پلنگ، به‌ویژه در منطقه زاگرس با کمبود طعمه و به‌تبع آن تعارض بین پلنگ و دام‌های اهلی و دامداران روبه‌رو هستیم.» این گفته حسن اکبری معاون محیط زیست طبیعی و تنوع زیستی سازمان محیط زیست می‌گوید.

کانال عصر ایران در تلگرام