تازه های بیومتریال

ترمیم شکستگی استخوان با استفاده از ژل سلول بنیادی


فرآیند درمانی جدید دانشمندان دانشگاه کانتربری کریس چرچ انگلستان با استفاده از سلول‌های بنیادی، استخوان‌های شکسته را ترمیم کرده و به قربانیان تصادفی که با قطع عضو روبرو هستند، کمک می‌کنند. این شیوه شامل برداشتن سلول‌های بنیادی از لگن خاصره بیمار، آمیختن آن‌ها با نوع ژل کلاژن ویژه و تزریق‌کردن آن به استخوان آسیب‌دیده است. سلول‌های بنیادی در مغز استخوان فراوان هستند و می‌توان آن‌ها را برداشت، متراکم کرد و با یک داربست کلاژن به ناحیه نیازمند ترمیم اعمال کرد. مغز استخوان شامل ترکیبی از سلول‌های بنیادی، گلبول‌های قرمز و سلول‌های تشکیل‌دهنده خون است.
درمان جدید موجب رشد دوباره سلول‌های قدیمی می‌شود و با موفقیت روی شش بیمار انگلیسی، چهار بیمار هندی و ۲۰ بیمار اهل کره جنوبی آزمایش شده است. بر اساس مشاهدات انجام‌شده، کلاژن می‌تواند موجب تبدیل سلول‌های بنیادی به سلول‌های تشکیل‌دهنده استخوان شود. سالانه حدود ۳۵۰ هزار بیمار دارای شکستگی جدی به بیمارستان‌های انگلستان مراجعه می‌کنند و پنج تا ۱۰ درصد از این موارد بهبود نمی‌یابند. در تعدادی از موارد شکستگی این افراد منجر به انجام عمل‌های جراحی چندگانه می‌شود و در صورت ناکامی، قطع عضو احتمالی را به دنبال دارد.



ترمیم سریعتر شکستگی استخوان با پلیمر اسفنجی


دانشمندان نوعی پلیمر اسفنجی را برای پرکردن حفره‌های استخوان و کمک به ترمیم شکستگی‌ها و دیگر مشکلات مرتبط با استخوان ارائه داده‌اند. معمولا نارسایی‌های استخوان موجود در سر، صورت و آرواره با استفاده از استخوان برداشت‌شده از عضو دیگری از بدن (مانند لگن) یا ماده‌ای مانند بتونه استخوانی پر می‌شود. در این جا، استخوان برداشت‌شده برای این که در درون حفره جای شود، باید تراشیده شود و چنین فرآیندی دشوار است. همچنین ممکن است قسمتی از بدن که استخوان از آن برداشته شده، دچار مشکلاتی شود. علاوه بر این، ساختار غیرمتخلخل بتونه استخوان آن به سلول‌های استخوانی مجاور امکان رشد و قرارگرفتن در حفره‌ را نمی‌دهد.هم‌اکنون تیمی از دانشمندان دانشگاه «تگزاس ای اند ام» به رهبری «دکتر ملیسا گرونلان»، ماده جدیدی ارائه داده‌اند که پلیمر با حافظه شکلی یا SMP نام دارد و از مولکول‌های به هم‌پیوسته (poly(ε-caprolactone ساخته شده است. (poly(ε-caprolactone زیست‌تخریب‌پذیر و ارتجاعی بوده و پیش‌تر در ایمپلنت‌های پزشکی به کار رفته است. ماده ابداعی با پلیمر چسبنده‌ای به نام پلی‌دوپامین پوشیده می‌شود. زمانی که SMP تا دمای ۶۰ درجه سانتی‌گراد حرارت داده شود، نرم و اسفنجی شده و می‌توان آن را به آسانی برای پرکردن گسست‌های استخوان به کار برد. زمانی هم که این ماده تا دمای بدن سرد می‌شود، به استحکام سفت و معمولی‌اش می‌رسد.ماده مزبور در واقع، در درون حفره قفل می‌شود و پلی‌دوپامین نیز با شکل‌دادن ماده معدنی که معمولا در استخوان وجود دارد، به جایگیری آن کمک می‌کند. زمانی که SMP در جای خود قرار می‌گیرد و جامد می‌شود، ساختار متخلخل داربستی را برای رشد سلول‌های استخوان بیمار فراهم می‌کند. همچنین چون این ماده زیست‌تخریب‌پذیر است، طی گذر زمان با استخوان طبیعی جایگزین می‌شود. ماده مزبور پیش‌تر در محیط آزمایشگاهی آزمایش شده و آزمایش‌های حیوانی و بالینی نیز برای آن طراحی شده‌اند. جزئیات این دستاورد علمی در دویست و چهل و هشتمین «نشست و نمایشگاه» انجمن شیمی امریکا ارائه شد.
تولید استخوان مصنوعی با فناوری نانو

محققان دانشگاه آبردن موفق به ساخت ماده‌ای مشابه استخوان شدند که می‌تواند مشکل بیمارانی که دچار آسیب استخوانی شده‌اند را رفع کند. این فناوری جدید که «MaxSi™» نام دارد نوعی ماده سنتزی است که امکان درمان هزاران بیماری را که منتظر جراحی جوش استخوان هستند، فراهم می کند. این فناوری موفق به کسب جایزه سیراکوس (Sirakoss) به مبلغ ۲۵ هزار پوند شده است.یان گیبسون، متخصص زیست‌مواد و از محققان اصلی این پروژه می‌گوید: سیراکوس یکی از حامیان تحقیقات در حوزه مواد و تجاری‌سازی نوآوری‌های این حوزه در بریتانیا است. این حمایت مالی به ما کمک می‌کند تا این ماده استخوانی راحت‌تر به مرحله تجاری‌سازی برسد. این فناوری جدید به هزاران بیمار نیازمند به پیوند استخوان یا ترمیم استخوان کمک می‌کند؛ کسانی که در اثر سوانح رانندگی دچار شکستگی شده و شدت آسیب‌دیدگی آ‌ن‌ها به حدی است که فرآیند جوش خوردن به سختی انجام می‌گیرد. گزارش‌ها نشان می‌دهد که تنها در سال ۲۰۱۲ بیش از ۱٫۷ میلیون جراحی جایگزینی استخوان در آمریکا، ژاپن و اروپا انجام شده است که ۹۰ درصد آن‌ها روی ستون فقرات بوده است. بازار این حوزه در آمریکا در این سال بالغ بر ۱٫۸ میلیارد دلار بوده است.گیبسون و همکارانش بیش از ۸ سال روی این نانوساختار کار کرده‌اند تا در نهایت فرمول شیمیایی مناسبی برای تولید داربست استخوانی به دست آورند. گیبسون می‌گوید: ما از یک راهبرد متفاوت برای تولید این ماده استفاده کردیم و معتقدیم که این ترکیب جدید بسیار موفق‌تر از استخوان‌های مصنوعی موجود در بازار است. در این محصول جدید از هیچ پروتئین انسانی یا حیوانی استفاده نشده و در نتیجه مشکل تکرارپذیری در عملکرد ماده از بین رفته است. در حال حاضر بیماران برای جوش خوردن ناحیه آسیب دیده استخوانی مجبور به برداشتن بخشی از استخوان قسمت دیگری از بدن خود و پیوند زدن آن به نقطه آسیب‌دیده هستند که این کار نیز مشکلات خاص خود را دارد. برخی بیماران مسن که دچار آسیب استخوانی شده‌اند مجبور به تحمل دو عمل جراحی هستند: برداشتن استخوان از لگن و پیوند آن به ناحیه آسیب‌دیده، که این شرایط برای افرادی با سن بالا مناسب نیست. ۳۰ درصد از این بیماران معمولاً دچار عوارض دراز مدت چنین جراحی‌هایی می‌شوند. این محصول می‌تواند مشکل این بیماران را مرتفع سازد.

ساخت استخوان با استفاده از بافت چربی
محققان دانشگاه براون، پس از مطالعه روی شیوه‌های ساخت و ترمیم استخوان، موفق به ابداع شیوه‌ای برای استخراج سلول‌های استخوان‌ساز از بافت چربی شده‌اند. محققان برای تولید و استخراج سلول‌های تولیدکننده استخوان از بافت چربی با استفاده از RNA سلول و استفاده از نور فلورسنت موفق شدند، این سلول‌ها را از بافت چربی خارج کنند. به گفته هتال ماربل، محقق دانشگاه براون، استخراج سلول‌ها از بافتی متمایز و وادار کردن آن سلول به تولید محصولی دیگر نظیر استخوان کاری بسیار سخت و پیچیده است، اما به کمک علم ژنتیک و دستکاری‌های ژنی می‌توان سلول را وادار به ساخت بافت مورد نظر کرد، به طوری‌که سلول پس از اصلاح ژنتیکی به فعالیت دیگری مشغول می‌شود. اهمیت تولید سلول‌های استخوان ساز در درمان شکستگی‌های بزرگ استخوان و ترمیم سریع بافت استخوانی پس از جراحی است. جزئیات این مطالعه در شماره جدید نشریه «تحقیق و درمان با سلول‌های بنیادی» منتشر شده است.


منبع:انجمن مهندسی پزشکی