طراحی نانوکامپوزیت‌های ضدباکتری برای ترمیم استخوان در دانشگاه علوم پزشکی ایران

به گزارش گروه علم و فناوری آنا به نقل از روابط عمومی ستاد نانو، بازسازی بافت استخوان معیوب و عوارض مربوط به عمل جراحی همچون عفونت محل شکستگی، از نگرانی‌های عمده در جراحی ارتوپدی است. از این رو، توسعه‌ کامپوزیت‌های ضدباکتریایی به منظور بهبود فرایند استخوان‌سازی اهمیت بالایی دارد.

به گفته‌ دکتر شیما توکل، در این مطالعه دو گونه‌ نانوکامپوزیت مختلف به منظور ترمیم استخوان و کاهش عفونت در محل ضایعه طراحی شدند. مواد استفاده شده در این کامپوزیت‌ها در مقادیر معین، کاملاً غیرسمی و سازگار با بدن هستند. از طرفی قیمت تمام شده‌ نانوکامپوزیت هم پایین و مقرون به‌صرفه است.

وی در توضیح مواد استفاده شده در این نانوکامپوزیت‌ها عنوان کرد: «در این طرح نانوکامپوزیت هیدروکسی آپاتیت-کیتوسان حاوی نانوذرات نقره و سیلیسیوم توسط یک روش هیبریدیزاسیون مولکولی آماده شد. هدف از این کار نشان دادن اثر اندازه، زبری سطح و ساختار شیمیایی نانوکامپوزیت‌های ذکر شده در سمیت سلولی و فعالیت ضدباکتری بر سلول‌های استخوان‌ساز (استئوبلاست) انسان و باکتری اشرشیاکولی بود».

نتایج نشان داده که نانوکامپوزیت حاوی نانوذرات نقره نسبت به نانوکامپوزیت حاوی سیلیسیوم، درصد زنده بودن سلول و فعالیت ضدباکتری بالاتری را القا می‌کنند.

به گفته‌ این محقق، ادغام نانوذرات نقره با نانوکامپوزیت، مانع از انتشار سریع یون‌های نقره شده و پتانسیل ایجاد سمیت در سلول‌ها را محدود می‌کند. در نتیجه، توان بازسازی بالای استخوان نانوکامپوزیت نقره و زیست سازگاری خوب و همچنین فعالیت ضدباکتری مناسب، آن را به گزینه‌ مناسبی به عنوان پرکننده در محل شکستگی استخوان آسیب دیده تبدیل می‌کند.

با تکمیل مطالعات در استفاده از این نتایج و تولید انبوه این ماده، می‌توان از طریق جلوگیری از مشکلات مربوط به عفونت استخوانی و تسریع روند ترمیم استخوان، به کاهش هزینه‌های وارد شده بر سیستم سلامت کشور کمک کرد.

توکل نحوه‌ ساخت و بررسی این نانوکامپوزیت‌ها را اینگونه شرح داد: «در این مطالعه، نانوذرات نقره و یا پلی دی میتیل سیلوکسان به ترکیب بهینه‌ی کیتوسان- نانوهیدروکسی آپاتیت اضافه شد و اجازه داده شد تا ترکیب کامپوزیتی بصورت درجا ساخته شود. اندازه ذرات، زبری سطح، تولید اکسیژن واکنش‌پذیر و زیست فعالی نانوکامپوزیت‌ها توسط پراش اشعه X، میکروسکوپ نیروی اتمی، روش DPPH و طیف سنجی مرئی UV-SEM، مورد مطالعه قرار گرفت. آزمون شمارش کلنی‌های باکتریایی، آزمون MTT و آزادسازی لاکتات دهیدروژناز (LDH) نیز به عنوان آزمایش فعالیت ضد باکتری و زیست‌سازگاری انجام شد».

مطالعات نشان داده‌اند که در کنار خاصیت ضد باکتریایی نانونقره، نانونقره خاصیت ترمیم‌کنندگی استخوان را نیز دارد. همچنین این نانوکامپوزیت اگرچه خاصیت ضدباکتریایی خوبی نشان می‌دهد، اما روی سلول‌های یوکاریوت (مثل سلول پستانداران و جانورانی به غیر از باکتری) اثرات صدمه زننده‌ای ندارد. در نتیجه می‌توان چنین فرض کرد که این نانوکامپوزیت می‌تواند منجر به ترمیم استخوان و جلوگیری از عفونت در محل ضایعه‌ استخوانی شود. البته برای بررسی این فرضیه باید مطالعات بیشتری صورت بپذیرد.

این مطالعات حاصل تلاش‌های دکتر شیما توکل، دکتر سید مهدی رضایت، دکتر محسن جهانشاهی، عضو هیئت علمی دانشگاه صنعتی بابل و مهندس محمدرضا نیک پور است.