ترمیم زخم‌های دیابتی و بستر با «نانو داربست‌های» محققان ایرانی

پژوهشگران کشور با استفاده از بیوپلیمرها داربست نانو فیبری به منظور ترمیم زخم دیابتی عرضه کردند که از آزمایش آن بر روی مدل حیوانی نتایج امیدبخشی به دست آمد.

کد خبر: ۳۶۱۹۳۹

تاریخ: ۰۲ شهريور ۱۳۹۶ - ۱۸:۰۳

به گزارش انتخاب، در این طرح تحقیقاتی پژوهشگران کشور داربست نانو فیبری به روش اکستروژن بر پایه کیتوزان به همراه سایر بیوپلیمرهایی مانند کلاژن، هالوژنیک اسید کندویتین سولفات حاوی سلول‌های کراتینوسیت و فیبروبلاستی را طراحی کردند.

در این مطالعات تمامی پلیمرها با حفظ ویژگی‌های ساختاری و بیولوژیکی بدون به کارگیری حلال‌های سمی و روش تهاجمی دیگر به روشی ساده و کم‌هزینه به شکل داربستی با ساختار نانو فیبری متخلخل و بسیار شفاف و همگون و مشابه ساختار پوست تولید شده است. سپس داربست تهیه شده حاوی سلول‌های پوستی در مدل حیوانی ترمیم زخم دیابتی مورد بررسی قرار گرفت.

در بیماران دیابتی پس از مدتی جدار رگ‌های خونی آسیب می‌بیند. تنگی و انسداد رگ‌ها موجب کاهش خون رسانی به اندام‌ها به خصوص اندام‌های تحتانی می‌شود و موجب از بین رفتن سلول‌های این ناحیه خواهد شد.

علاوه بر آن نوروپاتی که به دنبال بیماری دیابت ایجاد می‌شود، کاهش حس درد حتی پس از آسیب‌های جدی در سطح پوست را به دنبال دارد و در نهایت منجر به بروز زخم‌های مزمن خواهد شد.

علی رغم وجود دسته وسیعی از پانسمان‌ها،‌ گزینش پانسمان مناسب یکی از چالش‌های اساسی برای پزشک بالینی در ترمیم زخم است. بسیاری از پانسمان‌هایی که با هدف ترمیم زخم تاکنون طراحی شده‌اند، به دلیل مشکلات زیاد و جدی یا از بازار دارویی حذف شده‌اند و یا به دلیل هزینه بالا و سایر شرایط درمانی با اقبال عمومی مواجه نشده‌اند.

یک داربست ایده آل علاوه بر آنکه باید قادر به تقلید شرایط زیستی و عملکرد ماتریکس خارج سلولی چه از لحاظ ترکیب شیمیایی و چه از نظر ساختار فیزیکی باشد، باید زیست سازگار و زیست تخریب پذیر بوده؛ همچنین روش ساخت و طراحی مناسب فرآیند،‌ مصرف و استفاده آسان و راحت برای بیمار و در نهایت هزینه اندکی داشته باشد.

اخیرا داربست‌های طبیعی در مهندسی بافت به شدت مورد توجه قرار گرفته‌اند؛ زیرا این دسته از داربست‌ها چنانچه به طریق اصولی و موازین مد نظر برای یک داربست پوستی تهیه شوند، به دلیل ماهیت طبیعی ساختاری می‌توانند در تسهیل اتصالات سلولی عملکرد، تکثیر و نفوذ آن به داخل بافت مشابه بافت اصلی بدن عمل کنند و نیازمندی بیماران را رفع کنند.

در این مطالعات از ترکیب پلیمرهایی که حداقل سمیت و حداکثر زیست سازگاری را دارند، مانند کیتوزان و کلاژن بهره گرفته شد.

کلاژن فراوان‌ترین پروتئین در بدن انسان و یک جزء کلیدی ماتریکس خارج سلولی است که نقش اساسی در روند ترمیم زخم ایفا می‌کند. کلاژن نوع اول یکی از مناسب‌ترین گزینه‌ها در حیطه پیوند پزشکی است؛ زیرا تعداد بسیار اندکی از افراد نسبت به آن واکنش ایمونولوژیکی نشان می‌دهند.

کلاژن در هر یک از مراحل ترمیم زخم منجر به تجمع سلول‌هایی مانند فیبروبلاست و کراتینوسیت در محل زخم می‌شود؛ از این رو استفاده از کلاژن به عنوان داربست در مهندسی بافت به دلیل داشتن زیست سازگاری مناسب و زیست تخریب پذیری بالا همواره مورد توجه محققان بوده است؛ اما در نهایت تمامی محصولات وارد شده به بازار از این سری مواد چندان کارآمد نیستند.

یکی از محدودیت‌های استفاده از کلاژن در مهندسی بافت چروکیدگی و جمع شدگی آن پس از مخلوط شدن با سلول است. داربست کلاژنی از نظر مکانیکی بسیار ضعیف است و به راحتی تغییر شکل می‌دهد و این ویژگی موجب شد تا کلاژن کمتر به عنوان داربست مورد استفاده قرار گیرد.

کیتوزان نیز یک پلیمر طبیعی است که در ساخت این داربست از آن بهره برده شده است. این پلیمر ویژگی‌های جالب توجه از قبیل داشتن خاصیت بند آورنده خون، تحریک ترمیم زخم، ‌عدم بروز سمیت، عدم بروز واکنش ایمونولوژیک، داشتن خاصیت ضد میکروبی و زیست سازگاری و زیست تخریب پذیری به طور وسیعی به عنوان پانسمان در درمان انواع زخم‌های سوختگی‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.

اما از سوی دیگر کیتوزان به دلیل خاصیت شکنندگی و قدرت مکانیکی اندکی که دارد، در اغلب موارد به همراه سایر پلیمرها به کار گرفته می‌شود تا ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی داربست افزایش داده شود. از جمله این مواد می‌توان به مواردی چون گلیسرول فسفات اشاره کرد که موجب کاهش بار سطحی و بهینه سازی PH می‌شود. این ماده همچنین میزان سمیت داربست را به حداقل می‌رساند.

این مطالعات نشان داد داربست‌های بر پایه کیتوزان و کلاژن معمولا به دلیل نداشتن الاستیسیته کافی و قدرت مکانیکی کم و همچنین فشردگی و جمع شدگی حین ترمیم بافت قابلیت آن را ندارد که به تنهایی استفاده شود، ولی وجود پلیمر الاستین میزان سختی داربست کلاژنی را کاهش می‌دهد و موجب انعطاف پذیری بیشتر ساختار داربست خواهد شد.

یکی دیگر از الزامات داربست‌ها مقاومت در برابر پاره شدن و فشار است تا بتوانند از نظر بیومکانیکی نیز شرایط یک پوست طبیعی را تقلید کنند. سولفات کندرویتین به عنوان جزو ساختاری مهمی از غضروف مطرح است و مقاومت زیادی در برابر فشار دارد که می‌تواند حتی در مقادیر کم این میزان را در داربست القا کند و  در نتیجه از پاره شدن داربست در برابر شرایطی مانند فشار و کشش بالا تا حد امکان جلوگیری کند.

در این طرح از روش نوین اکستروژن به منظور حفظ ویژگی‌های بیولوژیکی نانوفیبر تولید شده استفاده شد، به نحوی که فیبرهای با قطر همسان و در محدود نانومتری با طول دلخواه تا چندین میلیمتر به صورت تک مرحله‌ای با عبور از غشای نانو متخلخل از جنس آلومینیوم اکسید به دست آمد.

در مرحله بعد، مدل زخم دیابتی در موش به کمک تزریق مقدار مناسبی از داروی «استرپتوزوتوسین» ایجاد شد و سپس داربست طراحی شده در محل زخم اعمال شد و ترمیم زخم دیابتی در این مدل بسیار امیدبخش بوده است.

از این داربست در ترمیم زخم مزمن غیر قابل درمان مانند زخم دیابتی و زخم‌های مشابه از قبیل زخم بستر و زخم‌های آلوده به میکروب می‌توان استفاده کرد.

این طرح به منظور توسعه و تجاری سازی وارد برنامه نانو مچ ستاد توسعه فناوری نانو شده است.