ساخت رگ‌ مصنوعی؛ تحول در درمان بیماران قلبی، کلیوی و دفع سلول‌های سرطانی + فیلم و عکس

گروه استان‌های خبرگزاری آنا ـ حسین بوذری؛ رگ‌های مصنوعی نوعی رگ‌های پلیمری هستند که برای جایگزینی رگ‌های گرفته شده و غیرقابل استفاده در بدن استفاده می‌شوند. 

رگ‌های خونی در عملکرد جریان خون از قلب به سمت اعضای بدن نقش اساسی دارند، اگر بر اثر حادثه یا برخی بیماری‌ها، رگ شخصی نابود شود، پزشکان مجبور به جداسازی و استفاده از رگ دیگری در بدن بیمار می‌شوند. این کار با مشکلات بسیاری اعم از پیچیدگی، سخت‌بودن عمل جراحی و محدود بودن تعداد رگ‌های مناسب پیوند، مواجه است.

علاوه بر این، تولید رگ با روش‌های نانوکامپوزیتی پزشکان را قادر خواهد ساخت تا این رگ‌های خونی مصنوعی را بر اساس خواص مکانیکی و بیوشیمیایی آن در قسمت‌های مختلف بدن مورد استفاده قرار داده و جایگزین رگ‌های آسیب دیده بیماران کنند. همچنین با در نظر گرفتن نتایج آزمایشگاهی موجود و با توجه به خواص مکانیکی این نوع رگ‌ها به‌دلیل کشش طولی و عرضی مناسب‌تر از رگ‌های طبیعی بدن هستند.

درباره تنوع رگ‌ها‌ی تولید شده نیز باید گفت در صورت به‌کارگیری این نوع رگ‌ها به‌دلیل وجود مواد منگنتی در آن، اگر در بدن سلول‌های سرطانی وجود داشته باشند به روش هایپر ترمیا این سلول‌ها را دفع می‌کند.

هایپر ترمیا در حالت کلی به معنای افزایش دمای بدن است و معمولاً این افزایش دما تا 42 درجه سانتی‌گراد می‌رسد. این افزایش دما کاملاً کنترل شده صورت می‌پذیرد. با توجه به این‌که دمای بالای بدن در حالت طبیعی موجب بیماری‌هایی مانند تب و شوک گرمایی می‌شود؛ اما افزایش کنترل‌شده آن برای درمان برخی بیماری‌ها به‌خصوص سرطان به‌کار می‌رود، به‌طوری‌که دمای آن قسمت از بدن را که دارای تومور است با هدف نابودی بافت حاوی تومور تا 42 درجه سانتی‌گراد بالا می‌برند.

مواد اولیه رگ‌های مصنوعی در کشور تولید می‌شود و مراحل شیبه‌سازی این رگ‌ها به‌وسیله نرم‌افزارهای تحلیلی با بهره‌گیری از پرینتر سه‌بعدی بومی‌سازی و استفاده از مواد بیونانوکامپوزیتی ساخته شده است.

یکی از ویژگی‌های بارز این دستاورد، قابلیت آن در بخیه و جوش دادن رگ‌هاست؛ به‌طوری‌که در نمونه‌های آزمایشگاهی هیچ‌گونه عوارض سمی ایجاد نکرده است. هم‌چنین نتایج بسیار بهتری نسبت به مواردی که رگ‌ها از حیوانات گرفته می‌شد به دست آمده است.

رگ مصنوعی پلیمری چگونه در ایران تولید شد؟

سال 1395 خبر تولید رگ مصنوعی هوشمند با قابلیت ضد انعقاد خون در ایران در صدر اخبار قرار گرفت؛ به‌طوری‌که با تلفیق آلژینات و پلی­ یورتان نوعی رگ مصنوعی تولید شد که در مقایسه با پروتزهای معمول خواص مکانیکی بسیار مطلوب‌­تری دارد، زیست تخریب‌­پذیری آن بسیار قابل قبول است و از طرفی ویژگی ضدانعقاد هم دارد و خون در آن لخته نخواهد شد.

این طرح که 6 سال زمان برای تولید آن صرف شد با تهیه زیست موادی بر پایه دو پلیمر انجام شد. یکی از این پلیمرها آلژینات است که از جلبک‌­های قهوه‌­ای به دست می‌­آید و پلیمر دوم پلی ­یورتان است. تلفیقی از این دو پلیمر به زیست ماده‌­ای منتج می‌­شود که توأمان خواص مکانیکی و زیستی مطلوبی دارد.

سال 1395 خبر تولید رگ مصنوعی هوشمند با قابلیت ضد انعقاد خون در ایران در صدر اخبار قرار گرفت؛ به‌طوری‌که با تلفیق آلژینات و پلی­ یورتان نوعی رگ مصنوعی تولید شد که در مقایسه با پروتزهای معمول خواص مکانیکی بسیار مطلوب‌تری دارد

مبنای پروژه مهندسی بافت و تهیه رگ­‌های مصنوعی از مهندسی بافت است. رگ‌­­های پروتزی که در جراحی­‌ها استفاده می‌­شوند بر پایه سه پلیمر هستند: تفلون، پلی‌‌یورتان­‌ها و پلیمرهای پایه استری. تفلون چسبندگی ندارد؛ بنابراین هیچ‌یک از سلول‌­های خون روی آن نمی‌چسبند و می‌­تواند گزینه مناسبی باشد. پلی ­یورتان­‌ها از دیرباز در حوزه رگ و قلب و عروق استفاده می‌­شدند. سومین دسته نیز پلیمرهای پایه استری هستند و PET معروف‌ترین آن‌هاست. مشکل اصلی پروتزها این است که زیست‌تخریب‌­پذیر نیستند. 

مهم‌ترین تفاوت بین محصول پروتز و محصول مهندسی بافت همین است، پروتز تا پایان عمر در بدن باقی می­‌ماند. اکثر پروتزهای کنونی نیز قابلیت لخته­‌شدن خون را همراه دارند و یک محدودیت بزرگ این است. بنابراین معمولاً رگ­‌های پروتزی قطر بالای 5-6 میلی‌متر دارند و به واسطه فشار ناشی از جریان خون، خون در آن­ها لخته نمی­‌شود. در واقع اگر خون به صورت استاتیک بر روی این پروتزها قرار بگیرد، خیلی سریع لخته می‌شود.

از طرفی پروتزها هزینه‌های بالایی دارند. شرکت­‌های اندکی تولیدکننده این محصول هستند و تولید آن انحصاری است. شرکت­‌های تولیدی پروتز رگ آمریکایی هستند. قیمت یک پروتز با ابعاد یک متر و قطر 6 میلیمتر از 200 تا 1000 دلار است که برای یک بیمار هزینه بالایی است و باید بدانیم این هزینه جدا از سایر هزینه­‌های جراحی است. هدف از تولید رگ مصنوعی جایگزینی مواد نفتی با مواد طبیعی و در عین حال داشتن خواص مکانیکی مطلوب بود. گزینه اول پلی­‌یورتان­‌ها بودند؛ اما مشکل اصلی آن­‌ها این است که از مواد نفتی تهیه می­‌شوند.

از زمان آغاز تولید رگ مصنوعی توسط دانشمندان ایرانی روی خواص مکانیکی به‌خوبی مانور داده شد و سپس با آغاز کار در پژوهشگاه رویان بر قسمت­‌های زیستی تمرکز صورت گرفت؛ طبق آخرین تحقیقات در مقایسه با پروتزهای معمول خواص مکانیکی بسیار مطلو‌ب­‌تر است و زیست‌تخریب‌‌پذیری بسیار قابل قبولی دارد و از طرفی ویژگی ضد انعقاد هم دارد و خون در آن لخته نخواهد شد که این مورد بسیار مهمی است.

دانشگاه آزاد اسلامی پیشگام در تولید رگ مصنوعی

تیر 98 بود که اعلام شد نسل جدیدی از رگ‌های مصنوعی با بهره‌گیری از مواد بیونانوکامپوزیتی و نانوذرات در دانشگاه آزاد اسلامی واحد خمینی‌شهر تولید شد. 

تولید رگ‌های مصنوعی نانوکامپوزیتی در دانشگاه آزاد اسلامی واحد خمینی‌شهر در مدت 9 ماه و با هزینه‌ای معادل 90 میلیون ریال زیر نظر سید علی افتخاری عضو هیئت علمی گروه مهندسی پزشکی این واحد دانشگاهی تولید و آماده بهره‌برداری شده است.

از زمان آغاز تولید رگ مصنوعی توسط دانشمندان ایرانی روی خواص مکانیکی به‌خوبی مانور داده شد و سپس با آغاز کار در پژوهشگاه رویان بر قسمت­‌های زیستی تمرکز صورت گرفت که طبق آخرین تحقیقات در مقایسه با پروتزهای معمول خواص مکانیکی بسیار مطلوب‌­تر است

طراح و سازنده رگ‌های خونی نانوکامپوزیتی در گفتگو با خبرنگار گروه استان‌های خبرگزاری آنا با تشریح دستاورد پژوهشگران در حوزه مهندسی پزشکی دانشگاه آزاد اسلامی واحد خمینی‌شهر می‌گوید: «رگ‌های خونی در عملکرد جریان خون از قلب به سمت اندام‌های بدن نقش اساسی دارند.»

متین کرباسیان اضافه می‌کند: «با تخریب رگ‌ها در اثر حوادث یا بیماری‌ها، پزشکان مجبورند از بدن بیمار، رگی را جدا کرده و به محل آسیب‌دیده پیوند بزنند که این عمل جراحی سخت و پیچیده به لحاظ محدود بودن رگ‌های مناسب پیوند در بدن انسان با مشکلات زیادی روبه‌روست.»

وی می‌افزاید: «با تولید رگ مصنوعی پلیمری که برای نخستین بار به روش نانوکامپوزیتی در دانشگاه آزاد اسلامی واحد خمینی‌شهر ساخته‌شده، پزشکان قادر خواهند بود، رگ‌های خونی مصنوعی در اندازه موردنظر خود را بر اساس خواص مکانیکی و بیوشیمیایی آن در قسمت‌های مختلف بدن جایگزین کنند.»

خواص فیزیکی و مکانیکی رگ‌های مصنوعی چیست؟

طراح و سازنده رگ‌های خونی نانوکامپوزیتی، تنوع ساختاری رگ‌های مصنوعی تولیدشده را تشریح و تبیین می‌کند: «به‌کارگیری این نوع رگ مصنوعی می‌تواند در صورت وجود سلول‌های سرطانی در بیمار به‌دلیل مواد مگنتی به‌کار رفته در ساختار این نوع رگ‌ها به روش هایپر ترمیا آن را دفع کند.»

وی گفت: «براساس نتایج آزمایشگاهی، خواص مکانیکی این نوع رگ‌ها از جهت کشش طولی و عرضی از رگ‌های طبیعی بدن انسان مناسب‌تر است.»

سرپرست گروه دانشجویی تولیدکننده رگ‌های مصنوعی نیز با تشریح روش تولید این نوع رگ‌ها در دانشگاه آزاد اسلامی واحد خمینی‌شهر بیان می‌کند: «این نوع رگ‌ها پس از شبیه‌سازی با نرم‌افزارهای تحلیلی با استفاده از پرینتر سه‌بعدی بومی‌سازی و با بهره‌گیری از مواد بیونانوکامپوزیتی ساخته‌شده و مواد اولیه آن در داخل کشور تولید می‌شود.»

امیرسالار خندان، یکی دیگر از ویژگی‌های این‌گونه رگ‌های مصنوعی تولیدشده را قابلیت استفاده آن در بخیه و جوش دادن رگ‌ها برشمرده و می‌افزاید: «استفاده از رگ‌های مصنوعی تولیدشده در نمونه آزمایشگاهی هیچ‌گونه عوارض سمی ایجاد نکرده و در مقایسه با رگ‌هایی که از حیوانات گرفته بودیم، نتایج مطلوب‌تری به دنبال داشت.»

وی جزئیات ساخت رگ مصنوعی و زمان عرضه آن به بازار را تشریح و درباره ساخت این رگ در دانشگاه آزاد اسلامی واحد خمینی‌شهر و اولویت‌های پیش‌رو برای تولید انبوه آن اظهار می‌کند: «در راستای محقق‌کردن ساخت وسل‌ها (vessels) یا رگ‌های مصنوعی برای درمان گرفتگی عروق که اصطلاحاً به آن وازوکانستریک سمپاتیک می‌گویند در دانشگاه آزاد اسلامی کار ساخت رگ‌های پلیمری را با یکی از دانشجویان کارشناسی ارشد آغاز کردیم.»

وی اضافه می‌کند: «برای ساخت این محصول مواد شیمیایی زیادی را مورد بررسی قرار داده و به این محصول افزودیم. رگ معمولاً به این صورت کار می‌کند که خون سیال با سرعت زیادی از آن عبور می‌کند و به‌‌دلیل اینکه چربی دیتیک روی دیواره‌های داخلی‌اش نشست می‌کند، دچار گرفتگی می‌شود. دو بیماری که معمولاً در عروق و رگ‌ها در رابطه هستند یکی وازوکانستریکت و دیگری توکیکاردی است.»

سرپرست گروه دانشجویی تولیدکننده رگ‌های مصنوعی مطرح می‌کند: «در حوزه مهندسی پزشکی به کمک پرینتر ذوبی رسوبی و نوعی بیوپرینتر که جدیداً ساختیم، موفق به ساخت رگ‌های مصنوعی کامپوزیتی چندجزئی شدیم.»

در راستای محقق‌کردن ساخت وسل‌ها (vessels) یا رگ‌های مصنوعی برای درمان و گرفتگی عروق که اصطلاحاً به آن وازوکانستریک سمپاتیک می‌گویند، کار ساخت رگ‌های پلیمری در دانشگاه آزاد اسلامی خمینی‌شهر آغاز شد

خندان متذکر می‌شود: «رگ‌های مصنوعی این قابلیت را دارند که در بدن انسان استفاده شوند، به‌دلیل این‌که پایه مواد با بدن انسان سازگار است و هیچ آسیب جانبی به بدن انسان وارد نمی‌کند.»

وی با بیان این‌که پلیمرهایی که در این رگ‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند،  طبیعی هستند و با نام دیوپلیمر مورد استفاده قرار می‌گیرند، یادآور می‌شود: «کاری که کردیم این بود که از مواد نانوذرات مغناطیسی که برای جلوگیری از گرفتگی عروق به کار می‌رود، استفاده کردیم.»

سرپرست گروه دانشجویی تولیدکننده رگ‌های مصنوعی تشریح می‌کند: «وقتی از نانوذرات برای گرفتگی عروق استفاده می‌کنیم، فعالیت رگ‌های مصنوعی موجب می‌شود که سطح داخلی رگ کمترین میزان چسبندگی را داشته باشد و لیپید و بافت چربی را به خود جذب نکند.»

خندان عنوان می‌کند: «به همین دلیل از ماده مغناطیسی Fe₃O₄ با درصد خیلی کم استفاده کردیم و رگ‌ها را به‌صورت چندشاخه‌ای (یک تا چهار شاخه) طراحی کردیم که قابلیت‌های متفاوتی دارد و قُطر رگ‌ها نیز متفاوت است.»

وی افزود: «قُطر این رگ‌ها در حد نیم تا یک‌ میلی‌متر است؛ البته سایزهای بزرگ‌تر نیز وجود دارد.»

وقتی از نانوذرات برای گرفتگی عروق استفاده می‌کنیم، فعالیت رگ‌های مصنوعی موجب می‌شود که سطح داخلی رگ کمترین میزان چسبندگی را داشته باشد و لیپید و بافت چربی را به خود جذب نکند

سرپرست گروه دانشجویی تولیدکننده رگ‌های مصنوعی توضیح می‌دهد: «تخلخل سطح داخلی و خارجی رگ‌های مصنوعی به‌صورت یکنواخت است و سعی کردیم از حجم این تخلخل بکاهیم. این کار را در نرم‌افزار سی‌اف‌دی (Computational Fluid Dynamics) و نیروها و فشارهای وارده بر دیواره داخلی رگ‌ها شبیه‌سازی کردیم.»

خندان با بیان این‌که تست‌های استفاده‌شده در رگ‌های مصنوعی کششی و بیولوژیکی هستند، تبیین می‌کند: «درصورتی‌که بودجه لازم تخصیص داده شود، رگ‌های مصنوعی را در پروژه‌های آتی درون بدن حیوانات مورد آزمایش قرار می‌دهیم.»

به گزارش آنا؛ دستاورد و محصول رگ مصنوعی که برای نخستین بار به روش نانوکامپوزیتی در دانشگاه آزاد اسلامی واحد خمینی‌شهر ساخته شده می‌تواند مورد توجه مسئولان پزشکی کشور و دانشگاه قرار گرفته و با حمایت لازم از این تحقیق و پژوهش و رساندن آن به تولید انبوه و تجاری‌سازی جان بسیار از بیماران به‌ویژه بیماران قلبی عروقی را نجات دهد و خدمتی بزرگ به جامعه انسانی کشور باشد.

از طرفی به‌کارگیری این نوع رگ مصنوعی در درمان بیماران می‌تواند به روند رو به رشد سرطان در کشور شوک وارد کرده و خدمت بزرگی به جامعه انسانی در جهان داشته باشد.

انتهای پیام/4078/4062/پ