ساخت نوعی داربست برای بافت لیفی دیسک بین مهره‌ای

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، الهام رحیم طرقی دانش آموخته ای دانشگاه صنعتی امیرکبیر و مجری طرح «طراحی، مشخصه یابی مکانیکی و ساخت داربست ژلاتین تقویت شده با نخ PLLA برای بافت لیفی دیسک بین مهره ای» با بیان اینکه دیسک بین مهره‌ای کمک به حرکت، تحمل وزن و انعطاف پذیری ستون فقرات می‌کند، گفت: دیسک بین مهره‌ای یک بافت غضروفی و لیفی است که از دو بخش هسته دیسک و حلقه لیفی تشکیل شده است.

وی افزود: روش معمول برای کاهش درد کمر، جایگزینی دیسک مصنوعی است. اگرچه دیسک‌های مصنوعی حفظ حرکات و ارتفاع فضای دیسک را تسهیل می‌کنند، امّا ممکن است باعث سایش شوند که سبب پوکی استخوان و دیگر اثرات زیان‌آور می‌شود.

محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر گفت: به عنوان یک جایگزین برای این رویکرد، ساختار‌های دیسک بین مهره‌ای مهندسی بافت شده، مزایای زیستی را در حالی که به حفظ ویژگی‌های ضروری حرکت طبیعی و ترمیم فضای دیسک می‌پردازند، ارائه می‌دهند.

وی با بیان اینکه ساختار بافت هسته دیسک و حلقه لیفی چالش بزرگی برای مهندسی بافت دیسک بین مهره‌ای است، گفت: روش‌های ساخت حلقه لیفی مهندسی بافت شده با تقلید از الیاف کلاژن بافت‌های طبیعی، را می‌توان به عنوان ترمیم بافت دیسک بین مهره‌ای دانست چرا که یکی از علل آسیب دیسک بین مهره‌ای، از دست رفتن شکل این الیاف است.

به گفته رحیم طرقی، روش الکتروریسی می‌تواند بافت‌های مهندسی شده و با بازسازی قابل توجه و ساختار چند لایه‌ای با الیاف منظم و خواص مکانیکی مناسب، را تولید کند.

وی با بیان اینکه مطالعاتی بر روی داربست‌های تقویت شده با الیاف انجام شده، ولی مطالعات اندکی بر روی داربست‌های تقویت شده با نخ صورت گرفته که حاکی از افزایش مقاومت مکانیکی داربست برای بافت‌های مختلف بوده است، گفت: همچنین نخ الکتروریسی می‌تواند مناسب برای کاربرد در بازسازی بافت‌های رشته‌ای بدن مانند دیسک بین مهره‌ای باشد.

وی ادامه داد: نوآوری در این پروژه ساختار متفاوت داربست به صورت کامپوزیتی و کاربرد آن برای بافت لیفی دیسک بین مهره‌ای است. همچنین، بررسی خواص مکانیکی ساختار‌های مختلف هیدروژل تقویت شده با نخ صورت گرفت و در ادامه با مدل‌های ریاضی کامپوزیتی مقایسه شد تا بتوان مدلی برای تخمین زدن خواص مکانیکی انتخاب کرد. وی گفت: روش‌های ساخت حلقه لیفی مهندسی بافت شده با تقلید از الیاف کلاژن بافت‌های طبیعی، را می‌توان به عنوان ترمیم بافت دیسک بین مهره‌ای دانست. بخش لیفی دیسک بین مهره‌ای از ماده زمینه و الیاف کلاژن ساخته شده است.

وی با بیان اینکه در نظر داشتند داربستی با ساختاری مشابه با ساختار بافت لیفی دیسک بین مهره‌ای طراحی کنند، گفت: از آنجا که روش الکتروریسی می‌تواند بافت‌های مهندسی شده و با بازسازی قابل توجه و ساختار چند لایه‌ای با الیاف منظم و خواص مکانیکی مناسب، را تولید کند، بر این فکر شدیم تا از این روش برای ساخت داربست مورد نظر استفاده کنیم.

به گفته این محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر، در نهایت داربست ژلاتینی تقویت شده با نخ الکتروریسی PLLA تهیه شد و خواص آن مورد بررسی قرار گرفت.

وی اضافه کرد: نتایج این تحقیق نشان داد که، افزودن نخ‌های نانوالیافیِ الکتروریسی به هیدروژل خالص، تخلخل و تورم را کاهش می‌دهد، در حالی که باعث افزایش استحکام کششی و مدول الاستیک می‌شود.

وی با اشاره به بخش دیگر این آزمایش گفت: آزمایش‌های سلولی نیز نشان داد که سلول‌ها چسبندگی، تکثیر و بیان بهتری روی سطح هیدروژل تقویت‌شده با نخ نسبت به هیدروژل خالص داشتند؛ بنابراین، با توجه به بهبود خواص مکانیکی و سلولی، هیدروژل تقویت شده با نخ در مقابل هیدروژل خالص، قابلیت استفاده به عنوان داربست جدید برای بافت لیفی شکل دیسک بین مهره‌ای را دارد.

وی خاطر نشان کرد: در ادامه قرار بر این است که، خواص مکانیکی داربست به طور مفصل‌تر و در شرایط نزدیک به شرایط واقعی بدن انسان بررسی شود. همچنین آزمون‌های حیوانی برای این داربست انجام پذیرد.

وی با اشاره به معرفی ویژگی‌های طرح گفت: این طرح در راستای ترمیم و بازسازی بافت لیفی شکل دیسک بین مهره‌ای انجام گرفته است. طرح کاملا جدید و نو بوده و نمونه داخلی و یا خارجی ندارد.

رحیم طرقی عنوان کرد: این طرح یک داربست پلیمری است که از ترکیب پلیمر طبیعی ژلاتین و پلیمر مصنوعی PLLA ساخته شده است.

وی گفت: داربست پلیمری ساخته شده، ساختاری مشابه با بافت هدف (بافت لیفی شکل دیسک بین مهره ای) دارد. استفاده از دو پلیمر ژلاتین و PLLA و بهره بردن توأمان از خواص هر دو پلیمر در این داربست از مزیت‌های آن است. استفاده از مدل ریاضی برای تخمین خواص مکانیکی (به طور خاص استحکام کششی و مدول الاستیک) یکی دیگر از مزیت هاست.

وی ادامه داد: از نتایج بدست آمده از این تحقیق، می‌توان در مهندسی پزشکی و همچنین در پزشکی بازساختی استفاده کرد.

گفتنی است، استاد راهنمای این پروژه دکتر مهران کسری عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر و استاد مشاور آن دکتر هما مالکی عضو هیات علمی دانشگاه بیرجند بوده اند.