ساخت بانداژی که ترمیم استخوان شکسته را تسریع می‌کند

محققان با ایجاد یک داربست زیست‌تقیلد (Biomimetics) خودایستا که از ادغام چارچوب پیزوالکتریک و ویژگی‌های تقویت‌کننده رشد یک ماده معدنی طبیعی ساخته شده بود، استخوان‌های آسیب دیده جمجمه موش‌ها را با موفقیت بازسازی کردند.

به گزارش ایسنا، این «بانداژ استخوان» کاربرد‌های بالقوه گسترده‌ای برای بازسازی استخوان و به طور کلی پزشکی احیا کننده دارد.

مواد پیزوالکتریک در پاسخ به تنش مکانیکی اعمال شده، بار الکتریکی تولید می‌کنند و استخوان یک ماده پیزوالکتریک است. از آنجا که استخوان‌ها دارای یک ریزمحیط الکتریکی هستند، سیگنال‌های الکتریکی نقش مهمی در روند ترمیم استخوان ایفا می‌کنند که می‌توانند به طور موثر بازسازی استخوان را تقویت کنند. با این حال، بازسازی استخوان یک فرآیند پیچیده است که بر اجزای مکانیکی، الکتریکی و زیستی متکی است.

استراتژی‌های فعلی برای بازسازی استخوان، مانند گرافت‌ها یا داربست‌هایی که فاکتور‌های رشد آزاد می‌کنند، دارای محدودیت‌هایی مانند عوارض در محل، دسترسی محدود و هزینه بالا هستند. اکنون، محققان موسسه علوم و فناوری پیشرفته کره (KAIST) رویکردی پیشگامانه برای بازسازی استخوان ایجاد کرده‌اند که در آن پیزوالکتریک و ماده معدنی را که به طور طبیعی در استخوان وجود دارد با هم ترکیب می‌کنند.

هیدروکسی آپاتیت (HAp)، یک ماده معدنی در استخوان‌ها و دندان‌ها است که در استحکام ساختاری و بازسازی استخوان نقش دارد. این ماده معمولا برای بازسازی مینای دندان و تقویت دندان‌ها به خمیر دندان‌ها اضافه می‌شود. مطالعات نشان داده که هیدروکسی آپاتیت استخوان سازی را تقویت می‌کند و داربستی را برای رشد استخوان جدید فراهم می‌کند. همچنین دارای خواص پیزوالکتریک است که آن را به یک گزینه ایده‌آل برای ایجاد داربست‌هایی برای رشد استخوان تبدیل می‌کند.

بنابراین، محققان یک داربست زیست تقلید خودایستا ساختند که در آن هیدروکسی آپاتیت در چارچوب یک فیلم پلیمری ادغام شده بود. این رویکرد جدید محققان، یک پلتفرم همه کاره برای بازسازی استخوان فراتر از کاربرد‌های محدود به سطح فراهم می‌کند.

مقایسه داربست با هیدروکسی آپاتیت و بدون آن در شرایط آزمایشگاهی نشان داد که اتصال سلولی روی داربست دارای هیدروکسی آپاتیت ۱۰ تا ۱۵ درصد بیشتر بود. پس از پنج روز کشت سلولی، تکثیر سلولی ۲۰ تا ۳۰ درصد بیشتر بود و تقریبا سطوح استخوان‌زایی روی داربست‌های هیدروکسی آپاتیت ۳۰ تا ۴۰ درصد بالاتر بود. یافته‌ها نشان می‌دهند که ۳۰ تا ۴۰ خواص پیزوالکتریک داربست را به حداکثر می‌رساند و موارد مهم مورد نیاز برای بازسازی بافت را فراهم می‌کند.

محققان سپس داربست‌های خود را روی موش‌ها آزمایش کردند. داربست‌ها به مدت شش هفته بدون تغییر شکل نگهداری شدند. همه موش‌ها زنده ماندند. هیچ عارضه جانبی از جمله عفونت یا پاسخ التهابی مشاهده نشد. پس از دو، چهار و شش هفته، بازسازی استخوان در موش‌های دارای داربست هیدروکسی آپاتیت در مقایسه با گروه‌های کنترل به طور قابل توجهی افزایش یافت.