به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو از دانشگاه تهران، این پژوهش با هدف طراحی و شبیه‌سازی نوعی داربست نوآورانه برای مهندسی بافت، توسط پارمیدا حریرچی، دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی شیمی و با نظارت پیام زاهدی، دانشیار دانشکده مهندسی شیمی دانشکدگان فنی دانشگاه تهران انجام شده است.
زاهدی درباره اهمیت طراحی داربست در مهندسی بافت گفت: در حوزه مهندسی بافت، طراحی داربست‌هایی که محیط طبیعی رشد سلول‌ها را شبیه‌سازی کنند، چالشی بزرگ به شمار می‌آید. داربست‌های مناسب باید افزون بر تأمین پشتیبانی مکانیکی، امکان اتصال، تکثیر و تمایز سلول‌ها را فراهم کنند. در سلول‌های عضلانی، ایجاد نظم و جهت‌گیری مناسب برای بهبود خواص مکانیکی و انتقال مواد مغذی اهمیت ویژه دارد. علاوه بر این، داربست‌ها باید دارای ویژگی‌هایی همچون زیست‌سازگاری بالا، پایداری مکانیکی و قابلیت تخریب کنترل‌شده باشند تا بتوانند نقش خود را به‌طور کامل ایفا کنند.
عضو هیأت علمی دانشکدگان فنی درباره داربست طراحی‌شده در این پژوهش توضیح داد: این داربست بر پایه الاستومر‌های کریستال مایع (LCEs) ساخته شده و بستری مناسب برای رشد و سازمان‌دهی سلول‌های عضلانی فراهم می‌کند.
زاهدی گفت: الاستومر‌های کریستال مایع به دلیل خواص فیزیکی و مکانیکی منحصر‌به‌فرد، مواد مناسبی برای داربست‌های زیستی به شمار می‌روند و این مواد قابلیت تغییر شکل در اثر تحریکاتی مانند دما و نور را دارند، به همین دلیل در کاربردهایی، چون رباتیک نرم، عضلات مصنوعی و مهندسی بافت مورد توجه قرار گرفته‌اند. استفاده از این مواد در طراحی داربست‌های مهندسی بافت می‌تواند امکان تنظیم دقیق ویژگی‌های سطحی و مکانیکی را فراهم کند و از این طریق بر نحوه رشد و سازمان‌دهی سلول‌ها تأثیرگذار باشد.
دانشیار دانشکده مهندسی شیمی فرایند تحقیق را این‌گونه توضیح داد: در این پژوهش، از واکنش شیمیایی پلیمریزاسیون تیول-اکریلات برای سنتز فیلم‌های LCE استفاده شد. نمونه‌های تولیدشده پس از تابش فرابنفش ارزیابی شدند و ویژگی‌هایی مانند چگالی اتصال عرضی، تغییرات حرارتی و سطحی بررسی شد. نتایج نشان داد تابش فرابنفش منجر به افزایش چسبندگی سلول‌ها و نظم‌بخشی به آنها می‌شود. این تغییرات به منظور اصلاح خواص سطحی داربست و افزایش قابلیت زیست‌سازگاری آن اعمال شد.
وی افزود: با هدف بررسی عملکرد داربست‌ها، سلول‌های عضلانی C ۲ C ۱۲ که سلول‌های پیش‌ساز عضلات اسکلتی موش هستند، روی این بستر‌ها کشت داده شدند و نتایج نشان داد سلول‌ها در بستر‌های تابش‌یافته با فرابنفش، رشد و تمایز بهتری داشتند و به ساختار فیبریل‌های عضلانی منظم تبدیل شدند که شباهت زیادی به بافت طبیعی عضله دارد.
زاهدی درباره نتایج شبیه‌سازی داربست در محیط پایتون گفت: نتایج این شبیه‌سازی‌ها نشان داد تابش اشعه فرابنفش به‌طور قابل‌توجهی تخلخل داربست و نظم سلولی را بهبود می‌بخشد. تحلیل‌ها بر اساس مدل‌های دینامیکی و تصاویر شبیه‌سازی‌شده تأیید کرد که این تغییرات ساختاری در داربست، محیطی مناسب برای رشد و جهت‌دهی سلول‌ها ایجاد می‌کند.
دانشیار دانشکده مهندسی شیمی دانشگاه تهران دیگر یافته این پژوهش را بررسی تأثیر تابش فرابنفش بر خواص مکانیکی و حرارتی داربست عنوان کرد و گفت: مشاهده شد که تابش فرابنفش علاوه بر افزایش استحکام داربست، موجب بهبود خواص شکل‌پذیری آن می‌شود و این ویژگی برای داربست‌هایی که در شرایط فیزیولوژیکی قرار می‌گیرند، بسیار حیاتی است.
وی همچنین نتایج انجام آزمایش‌های زیستی برای ارزیابی زیست‌سازگاری داربست‌ها را چنین توضیح داد: نتایج حاصل از آزمون‌های چسبندگی و تمایز سلولی نشان داد که داربست‌های اصلاح‌شده با فرابنفش قابلیت بیشتری در حمایت از رشد سلول‌ها دارند. به‌ویژه، مشاهده شد که سلول‌های C ۲ C ۱۲ در این داربست‌ها به‌صورت منظم و در راستای خاصی سازمان‌دهی می‌شوند که نشان‌دهنده تأثیر مثبت خواص سطحی داربست بر رفتار سلولی است. آزمایش‌های MTT (زنده‌مانی سلولی) نیز نشان داد که داربست‌های تابش‌یافته کاملاً زیست‌سازگار هستند و بیش از ۹۰ درصد سلول‌های کشت‌شده روی آنها زنده می‌مانند. این نتایج نشان‌دهنده پتانسیل بالای این داربست‌ها برای کاربرد در مهندسی بافت است.
زاهدی، به کاربرد این داربست‌ها در ترمیم عضلات آسیب‌دیده، درمان بیماری‌های عضلانی و تولید عضلات مصنوعی در محیط آزمایشگاهی اشاره کرد و گفت: نتایج این پژوهش نشان داد که داربست‌های ساخته‌شده از الاستومر‌های کریستال مایع تابش‌یافته با فرابنفش، علاوه بر زیست‌سازگاری بالا، قابلیت‌های منحصربه‌فردی در سازمان‌دهی سلول‌ها و تقلید از محیط طبیعی بافت دارند. همچنین روش‌های به‌کاررفته در این پژوهش می‌تواند الگویی برای طراحی داربست‌های زیستی در سایر بافت‌های بدن ارائه دهد و راه را برای استفاده گسترده‌تر از مواد هوشمند در حوزه‌های مختلف مهندسی پزشکی را هموار کند.
نتایج این پژوهش به تازگی در نشریه شیمی مواد امروز/ Materials Today Chemistry منتشر شده و در این پیوند دست‌یافتنی است.