با تلاش محققان دانشگاه امیرکبیر؛

بیومواد خون سازگار با قابلیت استفاده در ایمپلنت‌های قلبی-عروقی ساخته شد

محققان دانشکده مهندسی پلیمر و رنگ دانشگاه صنعتی امیرکبیر موفق به ساخت بیوموادی با قابلیت استفاده در ایمپلنت‌های قلبی-عروقی شدند.

کد خبر: ۹۰۰۷۷۰

دوشنبه - ۰۸ دی ۱۳۹۹ / December 28, 2020

به گزارش گروه فناوری خبرگزاری دانشجو، هلما وکیلی دانش آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر و مجری طرح «بررسی اثر همزمان دو جزء آبدوست و آبگریز روی خون سازگاری پوشش‌های هیبریدی پلی یورتانی» گفت: در حقیقت در این پژوهش با کارکرد روی شیمی سطح پوشش‌های پلیمری، موفق به ساخت بیوموادی خون سازگار با قابلیت استفاده در ایمپلنت‌های قلبی-عروقی مانند دریچه‌های قلبی، استنت‌های قلبی و به طور کلی بیومواد در تماس با قلب و عروق شدیم.

وی تاکید کرد: فلزات به علت داشتن خواص مکانیکی مناسب، می‌توانند به عنوان بیومواد در کاربرد‌های قلبی- عروقی مورد استفاده قرار گیرند. اما متاسفانه در اغلب استنت‌های فلزی بدون پوشش، ایجاد لخته و ضخیم شدن دیواره عروق گزارش شده است.

وی ادامه داد: پوشش دهی فلزات می‌تواند خواص سطحی آن‌ها را تا حد قابل توجهی بهبود بخشد. پلیمر‌های خون سازگار می‌توانند به عنوان پوشش بیومواد استفاده شده و مانع جذب پروتئین و تشکیل لخته شوند.

وی ادامه داد: در میان این پلیمرها، پلی یورتان‌ها به دلیل خواص مکانیکی عالی و چسبندگی مناسب به زیرآیند مورد توجه واقع شده اند. در این پژوهش با تغییر شیمی سطح پلی یورتان، میزان زیست سازگاری و خون سازگاری آن به شدت افزایش یافت.

وی با بیان اینکه در این پروژه استفاده از اجزای آبدوست و آبگریز سبب تغییر ویژگی‌های سطحی پلی-یورتان و ایجاد یک سطح منحصر به فرد شده و موجبات ارتقای مرز‌های دانش را در زمینه ساخت بیوپلیمر‌های زیست سازگار و خون سازگار فراهم می‌کند؛ بیان کرد: به عبارت دیگر حضور نانو مواد آلی- معدنی POSS به همراه پلیمر آبدوست پلی اتیلن‌گلایکول میزان زیست-سازگاری را از ۴۵ درصد به ۱۵۰ درصد رسانده و سبب افزایش قابل توجه حیات سلول‌ها و رشد و تکثیر آن‌ها می‌شود.

فارغ التحصیل دانشگاه صنعتی امیرکبیر افزود: از طرف دیگر، میزان تخریب گلبول‌های قرمز خون از ۲.۵ درصد به صفر می‌رسد و میزان پلاکت‌های چسبیده به سطح و جذب پروتئین فیبرینوژن روی سطح که از عوامل اصلی تشکیل لخته هستند نیز به شدت کاهش می‌یابد.

وکیلی ادامه داد: طبق نتایج به دست آمده، پلیمر‌های ساخته شده پتانسیل بالایی در زمینه کاربرد‌های قلبی- عروقی دارند. متاسفانه عدم امکان تامین مواد شیمیایی اولیه پژوهش به علت تحریم‌ها گریبانگیر بسیاری از پژوهشگرانی است که در داخل کشور کار می‌کنند.

وی با اشاره به روند این طرح گفت: پلیمر سنتز شده با این فرمولاسیون خاص برای اولین بار توسط این تیم تحقیقاتی ساخته شد که مسلما دست یابی به فرمولاسیون مناسب از سختی‌های ابتدای کار بود که با تلاش و پشتکار فراوان حل شد. پلیمر‌های ساخته شده در وسایل در تماس با خون، مانند کتترها، استنت ها، پیوند‌های عروقی، دریچه‌های قلبی، غشا‌های اکسیژن رسانی و ... قابل استفاده هستند.

محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر با بیان اینکه فاز مطالعاتی، آزمایشگاهی و شبیه سازی دینامیک مولکولی این طرح پنج سال به طول انجامید؛ گفت: در نتیجه این پژوهش نشان داده شد ترکیب استراتژی‌های ضدانعقاد در یک ماده و حضور همزمان اجزای آبدوست و آبگریز نسبت به حالتی که هر کدام از این اجزا به تنهایی حضور دارند، می‌تواند سبب ایجاد یک سطح خون-سازگار و مقاوم به لخته شود که موجب نجات جان هزاران بیمار می‌شود.

وکیلی اظهار کرد: بهره گیری از دانش پلیمر در علم پزشکی گام بزرگی در حوزه بیومواد و سلامت انسان به حساب می‌آید. بزرگترین مزیت طرح میزان بهبود قابل توجه خون-سازگاری در نتیجه تغییر شیمی سطح است. بهبود خواص مکانیکی و میزان جذب آب محدود را می‌توان از دیگر مزایای پلیمر‌های ساخته شده دانست.

وی با اشاره به کاربرد‌های پروژه گفت: پلیمر‌های ساخته شده در حوزه پلیمر‌های پزشکی در تماس با خون قرار گرفته و در کاربرد‌هایی مانند استنت قلبی، کتتر، دریچه قلبی، پیوند‌های عروقی و ... قابل استفاده هستند.

گفتنی است؛ این طرح در قالب تز دکتری به راهنمایی محسن محسنی از دانشکده مهندسی پلیمر دانشگاه صنعتی امیرکبیر و حسین قنبری از دانشکده فناوری‌های نوین پزشکی دانشگاه تهران و تحت مشاوره حسام مکی و حسین یحیایی از دانشکده مهندسی پلیمر دانشگاه صنعتی امیرکبیر انجام شد. قسمتی از پژوهش نیز در دوره فرصت تحقیقاتی دکتر وکیلی در کشور اسپانیا انجام شده است.

در حال حاضر چهار مقاله ISI از این پژوهش منتشر و در ژورنال‌های معتبر بین المللی به چاپ رسیده است. دو مقاله ISI دیگر نیز در دست نگارش است. در مقاله اول ساختارو مورفولوژی منحصر به فرد پلی یورتان فوق آبدوست هم از منظر آزمایشگاهی و هم از منظر شبیه-سازی دینامیک مولکولی مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.

در مقاله دوم، رفتار هوشمند و برگشت پذیر این سیستم‌ها در حضور فاز آبی مورد بحث قرار گرفته است. اولین بار است که چنین سیستمی با زاویه تماس صفر با آب و جذب آب بسیار محدود ساخته می‌شود. ابزار شبیه‌سازی دینامیک مولکولی و بررسی جدایی فازی علت چنین پدیده‌ای را توجیه می‌کند.

در مقاله سوم سیستم پلی یورتان با سیستم حاوی جزء آبدوست و سیستم حاوی جزء آبگریز از منظر خواص زیستی مقایسه می‌شود و مقاله چهارم به بررسی خون سازگاری سیستم‌های فوق آبدوست می‌پردازد.

لازم به ذکر است؛ ساخت سیستم فوق آبدوست با جذب آب ناچیز، بررسی اثر همزمان دو جزء پلی‌اتیلن‌گلایکول و POSS بر خون‌سازگاری، ساخت نانوکامپوزیت پلی یورتانی دارای POSS و پلی اتیلن-گلایکول بر پایه پلی کربنات، استفاده از تکنیکی نوین برای شبیه سازی سنتز پلی یورتان و بررسی ریزساختار و نحوه برهمکنش با آب در سیستم‌های پلی یورتانی آبدوست به کمک ابزار شبیه سازی دینامیک مولکولی از نوآوری-های این پژوهش بوده و اولین بار است که در دنیا انجام می‌شود.