ساخت داربستی نوین و بهینه برای مهندسی بافت استخوان

محققان دانشگاه تربیت مدرس موفق به ساخت داربست نوین کلاژن- بتا تری کلسیم فسفات برای مهندسی بافت استخوان شدند که حضور استرانسیم در آن تکثیر سلولی را سریع‌تر و خواص مکانیکی داربست را بهبود می‌بخشد.

به گزارش ایسنا، دکتر حمید گودرزی، محقق طرح اظهار کرد: تعداد افراد نیازمند به درمان نقص‌های شدید استخوانی، با پیوند استخوان رو به افزایش است. اما مشکلاتی مانند در دسترس نبودن استخوان در صورت وسیع بودن ضایعه، این روش درمان را با محدودیت روبرو کرده است. از این رو پژوهشگران، ایده مهندسی بافت استخوان را برای جایگزینی با پیوند استخوان مطرح کردند.

دکتر گودرزی با بیان این مقدمه افزود: یکی از عناصر اصلی مهندسی بافت استخوان، داربست است که باید ویژگی‌های مشخصی را دارا باشد. این ویژگی‌ها را، مواد سازنده و همچنین روش مورد استفاده برای تهیه داربست تعیین می‌کند. مطالعات مختلفی درباره تهیه داربست به روش خشک‌کردن انجمادی با ترکیب کلاژن و سرامیک بتا تری کلسیم فسفات، به دلیل خصوصیات منحصر به فرد این مواد انجام گرفته است.

پژوهشگر دانشگاه تربیت مدرس ادامه داد: نانو ذرات زیست سرامیکی بتا- تری کلسیم فسفات (β-TCP) به عنوان یک جزء مطلوب در ساختار داربست‌های استخوانی پیشنهاد شده است. کلاژن نوع اول، ماده اولیه تشکیل‌دهنده بافت استخوان است و داربست‌های کلاژنی، خواص زیستی مناسب با درصد تخلخل بالا و ساختار منافذ به هم پیوسته برای تکثیر سلولی دارند.

دکتر گودرزی در تشریح طرح پژوهشی خود گفت: در این مطالعه، β-TCP با استرانسیم اکسید (SrO) ترکیب شد. داربست‌های نانوکامپوزیتی کلاژن، کلاژن- β-TCP و کلاژن- β-TCP حاوی استرانسیم با روش خشک کردن انجمادی تهیه شدند. سپس، داربست‌ها با ترکیبات EDC/NHS اتصال عرضی داده شدند. اندازه نانوذرات، با آزمون پراکندگی دینامیک نوری (DLS) بررسی شد. شناسایی فازی و مقدار کلسیم، فسفر، اکسیژن و استرانسیم، با استفاده از آزمون طیف‌سنجی پراش پرتو ایکس (XRD) و پراش انرژی پرتو ایکس (EDAX) بررسی شدند. همچنین، به منظور تشخیص اجزای مواد سازنده، آزمون طیف نگاری تبدیل فوریه فروسرخ (FT-IR) گرفته شد. ریخت‌شناسی و ساختار شیمیایی داربست‌های تهیه شده، با آزمون‌های SEM و FTIR تایید شد.

وی اضافه کرد: به منظور ارزیابی زیست معدنی‌زایی داربست‌ها، داربست‌ها در تماس با سیال مشابه بدن قرار گرفتند. داربست‌ها پس از 3 و 7 روز به منظور بررسی حضور عناصر کلسیم و فسفر بررسی شدند. داربست‌ها همچنین از نظر استحکام مکانیکی مورد ارزیابی قرار گرفتند. آزمون زنده‌مانی سلولی برای ارزیابی تکثیر سلولی با MTT و همچنین ریخت‌شناسی سلول روی داربست، با FE-SEM انجام شد.

محقق طرح ادامه داد: به منظور ارزیابی تمایز استخوانی، فعالیت آلکالین فسفاتاز، به عنوان نشانگر تمایزی اندازه‌گیری شد. داربست کلاژن -β-TCP حاوی استرانسیم نشان داد که ساختار متخلخل با اندازه منافذ مناسب برای رشد بافت و چسبندگی سلولی دارد. نسبت 63/1 کلسیم به فسفر، برای داربست کلاژن-β-TCP حاوی استرانسیم در مقایسه با داربست کلاژن- β-TCP پس از 7 روز مشاهده شد. حضور استرانسیم اکسید، خواص مکانیکی داربست را بهبود بخشید. همچنین، حضور اکسید استرانسیم، مادول یانگ و استحکام فشاری داربست کلاژن β-TCP را 44/6 و 71/3 برابر افزایش داد.

دکتر گودرزی در پایان تصریح کرد: مطالعات برون‌تنی سلولی نشان داد که حضور استرانسیم در داربست کلاژن β-TCP تکثیر سلولی را سریعتر می‌کند. فعالیت آلکالین فسفاتاز در نمونه حاوی استرانسیم در روز 14 به طور قابل توجهی افزایش یافت. به طور خلاصه تایید شد که مشارکت استرانسیم در ساختار β-TCP می‌تواند به عنوان یک گزینه مناسب برای کاربردهای مهندسی بافت استخوان باشد.

بر اساس اعلام روابط عمومی دانشگاه تربیت مدرس، این پژوهش در قالب رساله دکتری تخصصی حمید گودرزی در رشته مهندسی بیوتکنولوژی با راهنمایی دکتر سمیره هاشمی نجف‌آبادی، عضو هیأت علمی دانشکده مهندسی شیمی دانشگاه انجام شده است.