هیدروژل بر پایه سلول‌های مزانشیمی جایگزین استخوان‌های از دست رفته بدن می‌شود

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا، گروهی از محققان دانشگاه صنعتی امیرکبیر با استفاده از سلول‌های مزانشیمی و نانو ذرات، هیدروژلی برای ترمیم استخوان‌های از دست رفته عرضه کرد‌ه‌اند که از قابلیت رهایش اکسیژن و یون منیزیم برخوردار است.

پروژه « تمایز استخوانی سلول های بنیادی مزانشیمی در داربست هیدروژلی با قابلیت رهایش اکسیژن و یون منیزیم»، عنوان طرحی است که توسط مینا ملکی و با راهنمایی  رضا کریمی صوفلو و اکبر کارخانه در دانشگاه صنعتی امیرکبیر به مرحله اجرایی رسیده است.

مینا ملکی مجری طرح این پروژه تحقیقاتی در این‌باره گفت: در بیماری سرطان استخوان، بعد از جراحی تومور، بخش خالی در ساختار استخوان‌ها ایجاد می‌شود و یا به دلیل سوانح جاده‌ای بخشی از استخوان‌ها از دست می‌روند. برای پر کردن این بخش‌های خالی، نیاز به پیوندهای استخوانی است.

وی با بیان اینکه این پیوندهای استخوانی، از بدن خود فرد یا افراد کاندید گرفته می‌شود، اظهار کرد: این استخوان‌های پیوندی دریافت شده از بدن دارای محدودیت‌های زیادی هستند؛ چرا که نمی‌توان از استخوان‌های فرد، بخش زیادی برداشت و از سوی دیگر پیوند استخوان از بدن فرد دیگر منجر به پس زدن بافت توسط سیستم ایمنی و در نهایت عفونت‌های گسترده می‌شود. 

ملکی اضافه کرد: به منظور غلبه بر این محدودیت‌ها، مهندسی بافت با ساخت داربست‌ها و با کمک از سلول‌های بنیادی در تلاش است تا از قابلیت تمایز و تبدیل سلول‌های بنیادی به استخوانی بهره ببرد.

مجری طرح این پروژه  با اشاره به اجرای طرح تحقیقاتی در این زمینه توضیح داد: در این مطالعات با استفاده از مواد طبیعی و ارزان قیمت و در دسترس بومی کشور، یعنی پیله‌های ابریشم و بیوپلیمر طبیعی الژینات، موفق به ساخت یک هیدروژل شدیم که وقتی در دمای ۳۷ درجه سانتی‌گراد یعنی دمای بدن قرار گیرد، تبدیل به ژل شده و می‌تواند کاملا داخل حفره خالی را پر کند.

به گفته وی این هیدروژل در واقع یک محیط امن برای سلول‌های بنیادی است چرا که این سلول‌ها از بافت‌های چربی استخراج شده است و درون هیدروژل قرار گرفته است.

این دانش آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر اضافه کرد: طراحی مهندسی این هیدروژل به گونه‌ای است که به سلول‌های بنیادی تا زمان تشکل شدن رگ‌ها، اکسیژن به بافت می‌رساند. از طرفی یون منیزیم که کنترل شده منتشر می‌شود باعث تمایز سلول‌های استخوانی می‌شود. ما برای این موضوع نانوذره منیزیم پراکسید را با روشی ساختیم که در شرایط پیچیده بدن به شکل کنترل شده به اکسیژن و منیزیم تبدیل شوند.

ملکی با تاکید بر اینکه برای ساخت حامل‌هایی که این نانوذرات رو در داخل هیدروژل‌ها نگهداری کنند از یک روش کاملا جدید استفاده شد، یاداور شد: این روش در عین سادگی مواد مورد استفاده در حامل نیز کاملا با بدن و سلول‌ها سازگارند و بعد از مدت زمان انتشار مواد، کاملا از بین رفته و مواد سمی از خود به جا نمی‌گذارند.

این محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر با اشاره به نحوه ساخت این هیدروژل گفت: در مرحله اول، نیاز به ماده‌ای داشتیم که هم به سلول‌ها اکسیژن مناسب و کافی برساند هم سلول‌ها را ترغیب به ساخت سریع تر رگ‌های خونی کند که در نهایت از منیزیم پراکسید استفاده کردیم. یون منیزیم می‌تواند سلول‌های بنیادی را ترغیب به تمایز به سلول استخوانی و ساخت رگ‌ها کند. از طرفی اکسیژن رسانی هم با استفاده از همین نانوذرات صورت می‌گیرد.

مجری طرح این پروژه تحقیقاتی با بیان اینکه این نانوذرات برای اینکه به میزان دلخواه و مورد نیاز سلول، این مواد را فراهم کنند باید به شکل ویژه‌ای ساخته می‌شدند، بیان کرد: چالش بعدی ساخت یک حامل مناسب برای این نانوذرات بود. مواد مورد استفاده برای ساخت حامل باید در زمان تشکیل بافت استخوان جدید، کاملا از بین برود و مواد سمی از خود بر جای نگذارند و از طرفی وظیفه آزاد کردن منیزیم و اکسیژن را به خوبی انجام دهند. در نهایت موفق شدیم یک حامل کاملا جدید با ویژگی‌های مورد نظر بسازیم.

به گفته این محقق، این هیدروژل در بخش‌های جراحی استخوان و پیوندهای استخوانی، بخش‌های زیبایی و در صنعت داروسازی برای دارورسانی هدفمند می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد. این هیدروژل می‌تواند جایگزینی برای بخش‌های از دست رفته استخوان به دلیل تولید بافت استخوان طبیعی توسط سلول‌های بنیادی، استفاده از حامل‌ها برای دارو رسانی هدفمند باشد.