تحولی عظیم در مهندسی بافت استخوان از سوی محققان ایرانی
محققان جوان کشور موفق به ساخت ایمپلنت شده‌اند که سازگار با بدن انسان است و برای ترمیم استخوان‌های شکسته کاربرد دارند، استفاده از این محصول منجر به حذف جراحی‌های ثانویه برای خروج پیچ و پلاک‌های استخوانی از بدن می‌شود و اضطراب و عفونت‌های استخوانی بیمار را از بین می‌برد.
پایگاه تحلیلی خبری هم اندیشی: در سطح شهر شاهد تصادفات و آسیب‌های جسمی افرادی هستیم که باعث شکستگی عضوی در بدن می‌شود حال برخی از این شکستگی‌ها با عمل جراحی درمان می‌شود اما در بعضی از آنها این امکان فراهم نمی‌شود و باید برای به حرکت درآوردن این عضو آسیب دیده از وسایل فلزی به نام ایمپلنت استفاده کنیم.
البته بسیاری از مردم به این وسیله فلزی، پلاتین می‌گویند و جنس این ایمپلنت‌ها و پلاتین‌ها طلای سفید نیست. این وسایل از آلیاژی به نام فولاد ضد زنگ ساخته می‌شود که ترکیبی از آهن، کروم و نیکل است و بدن انسان با این آلیاژ سازگاری دارد، این ایمپلنت‌ها یا پلاتین‌ها بعد از جوش‌خوردگی و ترمیم شکستی از عضو آسیب دیده خارج می‌شوند که گاهاً برای بسیاری از افراد دردناک و رنج‌آور است.
با توجه به پیشرفت‌هایی که همه روزه در علوم از جمله علوم پزشکی شاهد هستیم نخبگان دانشگاه صنعتی امیرکبیر موفق به تولید تثبیت‌کنند‌های جذب‌پذیر استخوانی برای کاربرد در پیچ، پین و پلاک در جراحی‌های ارتوپدی شده‌اند.
سمیه اباذری سیوندی دانش آموخته مقطع دکتری دانشکده مهندسی مواد دانشگاه صنعتی امیرکبیر و مجری طرح «طراحی و ساخت تثبیت کننده‌های استخوانی زیست تخریب پذیر نانوکامپوزیت منیزیمی تقویت شده با ترکیبات گرافنی برای کاربردهای ارتوپدی» است و این طرح را با راهنمایی علی شمسی‌پور عضو هیأت علمی دانشکده مهندسی مواد و متالورژی دانشگاه صنعتی امیرکبیر، حمیدرضا بخششی راد عضو هیأت علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف آباد و همچنین همکاری دانشگاه صنعتی نروژ اجرایی و به نتیجه رسانده است.
به گفته این محقق، آلیاژهای منیزیم به دلیل زیست‌سازگاری مناسب قابلیت استخوان‌سازی در بدن با انجام فرایندهای خاص را دارند و استفاده از این مواد، تحولی در مهندسی بافت استخوان ایجاد خواهد کرد که از این مواد در تولید پیچ و پین سازگار با بدن استفاده می‌شود و برای ترمیم استخوان‌های شکسته کاربرد دارند، استفاده از این محصولات منجر به حذف جراحی‌های ثانویه برای خروج پیچ و پلاک‌های استخوانی از بدن می‌شود که اضطراب و عفونت‌های استخوانی بیمار را از بین می‌برد.
مشروح گفت‌‌وگو با سمیه اباذری سیوندی محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر را در زیر می‌خوانید:
* آشنایی با ترمیم‌کننده‌های استخوان
فارس: شما به عنوان یک پژوهشگر ایرانی توانستید کار مهمی انجام دهید و ایمپلنت منیزیمی را تولید کنید؛ از اهداف این طرح برایمان بگویید.
اباذری: تقاضا برای استفاده از ایمپلنت‌ها، به میزان آسیب‌دیدگی ناشی از فعالیت‌ها و حوادث مختلف مثل آسیب‌دیدگی در زمان فعالیت ورزشی یا تصادف وابسته است. مواد زیست‌سازگار فلزی برای کمک به بازسازی یا جایگزینی بافت آسیب‌دیده، مورد استفاده قرار می‌گیرند. ایمپلنت‌ها از ۴ نوع ایمپلنت‌های جایگزین مفاصلی مانند لگن، زانو و شانه، تثبیت کننده‌های (پیچ و پین و پلاک) استخوان و دیسک ستون فقرات، ایمپلنت‌های ترمیم‌کننده استخوان و ایمپلنت‌های تثبیت‌کننده دندان هستند.
برخی از ایمپلنت‌ها به صورت دائمی به عنوان عضو مصنوعی مورد استفاده قرار می‌گیرند و برخی دیگر نیز مانند اجزای تثبیت‌کننده، به صورت موقت در بدن هستند. در دو دهه اخیر تحقیقات گسترده‌ای برای کاهش میزان خوردگی مواد زیستی فلزی در محیط فیزیولوژی بدن انسان انجام شده است. با این حال، تحقیقات اخیر در مهندسی بافت به سمت توسعه مواد زیست جذب‌پذیر در بدن متمرکز شده است. فلزات زیست جذب‌پذیر مانند منیزیم، روی و آهن پشتیبانی ساختاری مورد نیاز را برای بافت میزبان فراهم می‌کنند، درون بدن به تدریج تخریب می‌شوند و سپس بعد از کامل کردن وظیفه خود که کمک به ترمیم بافت است، به‌طور کامل از بین می‌روند.
آلیاژهای منیزیم به عنوان مواد ایمپلنت زیست جذب‌پذیر به دلیل زیست سازگاری خوب، قابلیت زیست جذب‌پذیر عالی و قابلیت استخوان‌سازی در محیط فیزیولوژیکی بدن می‌توانند بسیار کاربردی باشند. با توجه به مزایای اشاره شده استفاده از این دسته از مواد به عنوان تحولی نوین در مواد زیستی فلزی در حوزه مهندسی بافت به شمار خواهند آمد.
* بیش از ۱۰۳ میلیون نفر دارای مفصل مصنوعی هستند
فارس: دلیل شما برای انتخاب و اجرای این طرح چه بود؟
اباذری: بنا به گزارش سازمان بین‌المللی همکاری و توسعه اقتصادی (OECD) کل بازار جهانی بایومواد حدود ۴۰۰ میلیارد دلار آمریکا تا سال ۲۰۱۰ است و تا سال ۲۰۱۴ بیش از ۴۰۴ میلیون نفر در جهان حداقل از تثبیت‌کننده (پیچ و پین و پلاک) و بیش از ۱۰۳ میلیون نفر دارای مفصل مصنوعی هستند. بنابراین رسیدن به دانش فن‌آوری برای طراحی و ساخت ایمپلنت تثبیت کننده زیست جذب‌پذیر پایه منیزیمی ترمیم استخوان ران مهم است.
مواد زیستی دسته مهم و پرکاربردی از مواد هستند که مورد توجه گسترده‌ای قرار گرفته‌اند؛ از این رو که بشر به کمک آنها قادر به ارتقای سطح سلامت خود، تسریع فرآیند درمان و نیز مبارزه با بیماری‌ها و صدمات گوناگون شده است. اما به کارگیری این دسته از مواد همواره با چالش‌های اساسی روبرو بوده است، چالش‌هایی که مستقیماً با جان انسان‌ها در ارتباط است. منیزیم، به عنوان عنصر ضروری بدن انسان و جزء سازنده ساختار استخوان شناخته شده است.
شباهت مدول الاستیک منیزیم خالص و استخوان طبیعی نیز آلیاژهای منیزیم را برای کاربردهای پزشکی مناسب کرده است. با این حال، خواص مکانیکی ضعیف و مقاومت به خوردگی پایین آلیاژهای منیزیم، کاربردهای زیست پزشکی آنها را با محدودیت‌های زیادی رو به رو کرده است. از این رو تصمیم بر این شد که ایمپلنت از ماده کامپوزیت مینزیمی از زمینه آلیاژهای زیست جذب‌پذیر منیزیم که دارای مقاومت به خوردگی بالا و خواص مکانیکی بالا از جمله استحکام بالا و همچنین زیست سازگار بودن تهیه شود تا امکان استفاده از آنها را به عنوان کاشتنی پیچ و پین‌های استخوانی قابل توجیه باشد.
البته نانو تقویت کننده‌های نانو از جمله نانو لوله‌های کربنی (CNT) و اکسید گرافن احیاشده (RGO) به دلیل دارا بود خواص مکانیکی و مدول الاستیسیته بالا و زیست‌سازگاری قابل قبول، قابلیت زیادی برای تولید کامپوزیت منیزیمی به منظور کاربردهای زیست‌پزشکی دارند، از این رو به عنوان تقویت‌کننده‌های مؤثر برای ساخت کامپوزیت انتخاب شدند.
* برای خارج کردن ایمپلنت از بدن نیاز به جراحی ثانویه نداریم
فارس: این تحقیق تا چه اندازه به هدف مذکور کمک کرده و چقدر اهمیت داشته (در راستای بومی‌سازی، تجاری سازی، کسب فناوری، یافتن راهکار یا روش جدید، اقتصادی کردن تولید، ارتقای مرزهای دانش در این رشته، بهبود یک ویژگی و ...) لطفا توضیح دهید.
اباذری: ما در این پژوهش در مقیاس آزمایشگاهی موفق به تولید پیچ و پین‌های زیست تخریب پذیر از کامپوزیت منیزیمی تقویت شده با ترکیبات گرافنی به منظور ترمیم استخوان‌های آسیب دیده که موجب حذف عمل جراحی ثانویه برای خارج کردن ایمپلنت از بدن پس ترمیم بافت آسیب دیده می‌شود، شدیم.
عمل ثانویه برای خروج ایمپلنت از بدن بیمار همیشه همراه با خطراتی از جمله ایجاد عفونت استخوانی بیمار همراه است و هزینه‌های بیمارستانی زیادی را علاوه بر اضطراب و استرس به بیمار تحمیل می‌کند. اگر بتوانیم این پیچ و پین‌های منیزیمی ساخته شده را در گام اول با آزمون‌های حیوانی و در گام بعدی به صورت بالینی روی جامعه آماری مشخصی از بیماران بررسی کنیم علاوه بر امکان صرفه‌جویی ارزی و جلوگیری خروج ارز از کشور، و نیاز پزشکی کشور را از واردات این محصولات بر طرف خواهد کرد و دستاوردی جدید در حوزه پزشکی کشور محسوب خواهد شد.
فارس: روش کار شما به چه صورت بوده است؟ یعنی از کجا کار شما شروع شده و به کجا ختم شده است؟
اباذری: در این پژوهش کامپوزیت‌های زمینه منیزیمی تقویت شده با نانو ورق‌های اکسید گرافن کاهش یافته و نانو لوله‌های کربنی، برای نخستین‌بار به کمک روش شیمی‌تر به همراه متالورژی پودر تولید و مورد بررسی قرار گرفتند. نانولوله‌های کربنی از کلوخه شدن صفحات اکسید گرافن کاهش یافته جلوگیری کرده و سبب توزیع مناسب آنها در زمینه شدند که در بهبود خواص مکانیکی کامپوزیت نقش اساسی دارند. افزایش چقرمگی کامپوزیت هیبریدی به وسیله سازوکارهای سپر نوک ترک، پل زنی ترک توسط CNT و RGO، انحراف ترک، بیرون کشیدگی CNT از زمینه گزارش شد. نتایج نشان داد با غوطه‌وری کامپوزیت در محلول بیه سازی شد بدن (SBF) پس از چند روز بر سطح نمونه‌ها رسوب آپاتیت شبه استخوان علاوه بر Mg(OH)2 تشکیل می‌شود که دلالت بر زیست فعال بودن این نمونه‌ها دارد و همچنین نقش حفاظتی از سطح نمونه کامپوزیت نیز می‌تواند داشته باشد.
نتایج آزمون‌های کشت سلولی و ALPکامپوزیت‌ها حاکی از قابلیت تمایز سلول‌های MG-۶3 به سلول‌های استخوانی در مجاورت این نانوکامپوزیت‌ها است. تصاویر SEM و DAPI از سلول‌ها در تماس با کامپوزیت نیز چسبندگی و گسترش سلولی روی کامپوزیت و افزایش تکثیر سلولی را در درصد وزنی پایین CNT نشان داد. همچنین با افزایش درصد وزنی RGO و CNT در نانوکامپوزیت، خواص آنتی باکتریایی افزایش پیدا می کند.
* هزینه‌بر بودن آزمون‌های پروژه بسیار بالا بود
فارس: پیچیدگی یا مشکلی که در اجرای طرح وجود داشته چه بخشی از کار بوده است؟
اباذری: از مشکلات پیش آمده در حین انجام این پژوهش صرف کردن زمان زیاد برای توزیع همگن و مناسب ذرات تقویت کننده کربنی در زمینه منیزمی و کوخه شدن این ذرات بود که با بکارگیری همزمان شیمی تر و متالورژی پودر این مشکل حل شد. همچنین دسترسی به تجهیزات مورد نیاز برای ارزیابی کامپوزیت ساخته شده راحت نبود جدا از اینکه هزینه‌های آزمون های این پروژه بالا بود.
فارس: آیا مقاله‌ای هم از پژوهش خود منتشر کرده‌اید؟ اگر بله، کدام بخش کار تازگی داشته و تبدیل به مقاله شده است؟
اباذری: بله، از این پژوهش ۵ مقاله علمی در مجلات مجلات معتبر خارجی(ISI) با کیفیت عالی به چاپ رسیده است. یکی از آنها در ژورنال تخصصی منیزیم با عنوان "Magnesium and alloys" با ضریب تأثیر (I.F) ۱۷.۶ با درجه عالی به چاپ رسیده است که جزو رنک اول در زمینه تخصصی مهندسی مواد و متالورژی به حساب می‌آید.
بهبود مقاومت خوردگی با حضور تقویت کننده‌های کربنی در زمینه از آلیاژ منیزیم و دستیابی به زیست فعالی و زنده مانی سلولی خوب در تماس با کاشتنی و افزایش رسوب‌گذاری آپاتیت‌سازی شبه استخوانی خوب بر روی این کامپوزیت‌ها و خواص آنتی باکتریالی عالی نمونه از نقاط قوت این پژوهش است که منجر به چاپ این نتایج در مجلات انتشارات الزویر شده است.
*پیچ و پلاتین زیست جذب‌پذیر در ترمیم ضایعات اطراف ایمپلنت در استخوان ران کاربرد دارد
فارس: از کاربردهای پژوهش‌تان برایمان بگویید؟ آیا این طرح به طور مستقیم به کار مردم می‌آید؟
اباذری: پیچ، پین و پلاک زیست جذب‌پذیر منیزیم طراحی و ساخته شده به عنوان تثبیت کننده‌های ترمیم ضایعات اطراف ایمپلنت در استخوان ران کاربرد دارد.
فارس: درباره ویژگی‌های این طرح هم توضیح بفرمایید.
اباذری: در واقع تجزیه پیوسته و آهسته این تثبیت‌کننده استخوانی با سرعت مناسب موجب شده است که همزمان با ناپدید شدن ایمپلنت در اثر تجزیه شدن، استخوان جدیدی نیز شکل گیرد. پس از یک سال به صورت کامل و ایمن از بدن دفع می‌شوند. نیاز به عمل ثانویه برای خروج ایمپلنت از بدن پس از ترمیم منتفی شود.
فارس: از میزان هزینه‌هایی که برای این طرح داشتید برایمان بگویید.
اباذری: هزینه برآورد شده برای انجام این طرح پژوهشی را می‌توان حدود ۴۰۰ میلیون تومان تخمین زد که با کمک گرفتن از دوستان دانشگاهی و متخصصین حوزه بخش خصوصی سعی شد تا حد امکان هزینه‌ها کاهش پیدا کند و بتوانیم مناسب ترین آنالیزها و داده‌ها را با حداقل هزینه داشته باشیم.
فارس: ایده و طرح‌های جدیدی هم دارید.
اباذری: پیشنهادهایی هست که در نظر داریم در ادامه انجام این تحقیق انجام شود از جمله ایجاد پوشش‌های زیست پلیمری مثل پلی کاپرولاکتون یا پلی لاکتیک-کو-گلایکولیک اسید با استفاده روش‌های رسوب شیمیایی و غوطه‌وری که موجب افزایش قابل توجه مقاومت به خوردگی، افزایش زیست فعالی و زیست‌سازگاری آلیاژهای زیست جذب‌پذیر پیچ و پلاک‌های پایه منیزیمی می‌شود و نهایتاً استفاده از این پیچ و پلاک‌ها زیست جذب‌پذیر منیزیم درکاربردهای پزشکی بطور وسیعی گسترش خواهد یافت.
فارس: برای تولید محصول‌تان از سوی دولت حمایت می‌شوید یا خیر؟ دوست دارید دولت چطور کمکتان کند؟
اباذری: اگر دولت یا حتی دست اندرکاران بخش خصوصی این حوزه بتوانند در انجام آزمون‌های بالینی تکمیلی این ایمپلنت تسهیلاتی چه به صورت آزمایشگاهی یا چه به صورت مالی فراهم کنند و در این طرح مشارکت داشته باشند قطعاً کمک بزرگی برای پیاده‌سازی دانش فنی و بومی‌سازی این محصول در کشور خواهد شد.
البته بسیاری از مردم به این وسیله فلزی، پلاتین می‌گویند و جنس این ایمپلنت‌ها و پلاتین‌ها طلای سفید نیست. این وسایل از آلیاژی به نام فولاد ضد زنگ ساخته می‌شود که ترکیبی از آهن، کروم و نیکل است و بدن انسان با این آلیاژ سازگاری دارد، این ایمپلنت‌ها یا پلاتین‌ها بعد از جوش‌خوردگی و ترمیم شکستی از عضو آسیب دیده خارج می‌شوند که گاهاً برای بسیاری از افراد دردناک و رنج‌آور است.
با توجه به پیشرفت‌هایی که همه روزه در علوم از جمله علوم پزشکی شاهد هستیم نخبگان دانشگاه صنعتی امیرکبیر موفق به تولید تثبیت‌کنند‌های جذب‌پذیر استخوانی برای کاربرد در پیچ، پین و پلاک در جراحی‌های ارتوپدی شده‌اند.
سمیه اباذری سیوندی دانش آموخته مقطع دکتری دانشکده مهندسی مواد دانشگاه صنعتی امیرکبیر و مجری طرح «طراحی و ساخت تثبیت کننده‌های استخوانی زیست تخریب پذیر نانوکامپوزیت منیزیمی تقویت شده با ترکیبات گرافنی برای کاربردهای ارتوپدی» است و این طرح را با راهنمایی علی شمسی‌پور عضو هیأت علمی دانشکده مهندسی مواد و متالورژی دانشگاه صنعتی امیرکبیر، حمیدرضا بخششی راد عضو هیأت علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف آباد و همچنین همکاری دانشگاه صنعتی نروژ اجرایی و به نتیجه رسانده است.
به گفته این محقق، آلیاژهای منیزیم به دلیل زیست‌سازگاری مناسب قابلیت استخوان‌سازی در بدن با انجام فرایندهای خاص را دارند و استفاده از این مواد، تحولی در مهندسی بافت استخوان ایجاد خواهد کرد که از این مواد در تولید پیچ و پین سازگار با بدن استفاده می‌شود و برای ترمیم استخوان‌های شکسته کاربرد دارند، استفاده از این محصولات منجر به حذف جراحی‌های ثانویه برای خروج پیچ و پلاک‌های استخوانی از بدن می‌شود که اضطراب و عفونت‌های استخوانی بیمار را از بین می‌برد.
مشروح گفت‌‌وگو با سمیه اباذری سیوندی محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر را در زیر می‌خوانید:
* آشنایی با ترمیم‌کننده‌های استخوان
فارس: شما به عنوان یک پژوهشگر ایرانی توانستید کار مهمی انجام دهید و ایمپلنت منیزیمی را تولید کنید؛ از اهداف این طرح برایمان بگویید.
اباذری: تقاضا برای استفاده از ایمپلنت‌ها، به میزان آسیب‌دیدگی ناشی از فعالیت‌ها و حوادث مختلف مثل آسیب‌دیدگی در زمان فعالیت ورزشی یا تصادف وابسته است. مواد زیست‌سازگار فلزی برای کمک به بازسازی یا جایگزینی بافت آسیب‌دیده، مورد استفاده قرار می‌گیرند. ایمپلنت‌ها از ۴ نوع ایمپلنت‌های جایگزین مفاصلی مانند لگن، زانو و شانه، تثبیت کننده‌های (پیچ و پین و پلاک) استخوان و دیسک ستون فقرات، ایمپلنت‌های ترمیم‌کننده استخوان و ایمپلنت‌های تثبیت‌کننده دندان هستند.
برخی از ایمپلنت‌ها به صورت دائمی به عنوان عضو مصنوعی مورد استفاده قرار می‌گیرند و برخی دیگر نیز مانند اجزای تثبیت‌کننده، به صورت موقت در بدن هستند. در دو دهه اخیر تحقیقات گسترده‌ای برای کاهش میزان خوردگی مواد زیستی فلزی در محیط فیزیولوژی بدن انسان انجام شده است. با این حال، تحقیقات اخیر در مهندسی بافت به سمت توسعه مواد زیست جذب‌پذیر در بدن متمرکز شده است. فلزات زیست جذب‌پذیر مانند منیزیم، روی و آهن پشتیبانی ساختاری مورد نیاز را برای بافت میزبان فراهم می‌کنند، درون بدن به تدریج تخریب می‌شوند و سپس بعد از کامل کردن وظیفه خود که کمک به ترمیم بافت است، به‌طور کامل از بین می‌روند.
آلیاژهای منیزیم به عنوان مواد ایمپلنت زیست جذب‌پذیر به دلیل زیست سازگاری خوب، قابلیت زیست جذب‌پذیر عالی و قابلیت استخوان‌سازی در محیط فیزیولوژیکی بدن می‌توانند بسیار کاربردی باشند. با توجه به مزایای اشاره شده استفاده از این دسته از مواد به عنوان تحولی نوین در مواد زیستی فلزی در حوزه مهندسی بافت به شمار خواهند آمد.
* بیش از ۱۰۳ میلیون نفر دارای مفصل مصنوعی هستند
فارس: دلیل شما برای انتخاب و اجرای این طرح چه بود؟
اباذری: بنا به گزارش سازمان بین‌المللی همکاری و توسعه اقتصادی (OECD) کل بازار جهانی بایومواد حدود ۴۰۰ میلیارد دلار آمریکا تا سال ۲۰۱۰ است و تا سال ۲۰۱۴ بیش از ۴۰۴ میلیون نفر در جهان حداقل از تثبیت‌کننده (پیچ و پین و پلاک) و بیش از ۱۰۳ میلیون نفر دارای مفصل مصنوعی هستند. بنابراین رسیدن به دانش فن‌آوری برای طراحی و ساخت ایمپلنت تثبیت کننده زیست جذب‌پذیر پایه منیزیمی ترمیم استخوان ران مهم است.
مواد زیستی دسته مهم و پرکاربردی از مواد هستند که مورد توجه گسترده‌ای قرار گرفته‌اند؛ از این رو که بشر به کمک آنها قادر به ارتقای سطح سلامت خود، تسریع فرآیند درمان و نیز مبارزه با بیماری‌ها و صدمات گوناگون شده است. اما به کارگیری این دسته از مواد همواره با چالش‌های اساسی روبرو بوده است، چالش‌هایی که مستقیماً با جان انسان‌ها در ارتباط است. منیزیم، به عنوان عنصر ضروری بدن انسان و جزء سازنده ساختار استخوان شناخته شده است.
شباهت مدول الاستیک منیزیم خالص و استخوان طبیعی نیز آلیاژهای منیزیم را برای کاربردهای پزشکی مناسب کرده است. با این حال، خواص مکانیکی ضعیف و مقاومت به خوردگی پایین آلیاژهای منیزیم، کاربردهای زیست پزشکی آنها را با محدودیت‌های زیادی رو به رو کرده است. از این رو تصمیم بر این شد که ایمپلنت از ماده کامپوزیت مینزیمی از زمینه آلیاژهای زیست جذب‌پذیر منیزیم که دارای مقاومت به خوردگی بالا و خواص مکانیکی بالا از جمله استحکام بالا و همچنین زیست سازگار بودن تهیه شود تا امکان استفاده از آنها را به عنوان کاشتنی پیچ و پین‌های استخوانی قابل توجیه باشد.
البته نانو تقویت کننده‌های نانو از جمله نانو لوله‌های کربنی (CNT) و اکسید گرافن احیاشده (RGO) به دلیل دارا بود خواص مکانیکی و مدول الاستیسیته بالا و زیست‌سازگاری قابل قبول، قابلیت زیادی برای تولید کامپوزیت منیزیمی به منظور کاربردهای زیست‌پزشکی دارند، از این رو به عنوان تقویت‌کننده‌های مؤثر برای ساخت کامپوزیت انتخاب شدند.
* برای خارج کردن ایمپلنت از بدن نیاز به جراحی ثانویه نداریم
فارس: این تحقیق تا چه اندازه به هدف مذکور کمک کرده و چقدر اهمیت داشته (در راستای بومی‌سازی، تجاری سازی، کسب فناوری، یافتن راهکار یا روش جدید، اقتصادی کردن تولید، ارتقای مرزهای دانش در این رشته، بهبود یک ویژگی و ...) لطفا توضیح دهید.
اباذری: ما در این پژوهش در مقیاس آزمایشگاهی موفق به تولید پیچ و پین‌های زیست تخریب پذیر از کامپوزیت منیزیمی تقویت شده با ترکیبات گرافنی به منظور ترمیم استخوان‌های آسیب دیده که موجب حذف عمل جراحی ثانویه برای خارج کردن ایمپلنت از بدن پس ترمیم بافت آسیب دیده می‌شود، شدیم.
عمل ثانویه برای خروج ایمپلنت از بدن بیمار همیشه همراه با خطراتی از جمله ایجاد عفونت استخوانی بیمار همراه است و هزینه‌های بیمارستانی زیادی را علاوه بر اضطراب و استرس به بیمار تحمیل می‌کند. اگر بتوانیم این پیچ و پین‌های منیزیمی ساخته شده را در گام اول با آزمون‌های حیوانی و در گام بعدی به صورت بالینی روی جامعه آماری مشخصی از بیماران بررسی کنیم علاوه بر امکان صرفه‌جویی ارزی و جلوگیری خروج ارز از کشور، و نیاز پزشکی کشور را از واردات این محصولات بر طرف خواهد کرد و دستاوردی جدید در حوزه پزشکی کشور محسوب خواهد شد.
فارس: روش کار شما به چه صورت بوده است؟ یعنی از کجا کار شما شروع شده و به کجا ختم شده است؟
اباذری: در این پژوهش کامپوزیت‌های زمینه منیزیمی تقویت شده با نانو ورق‌های اکسید گرافن کاهش یافته و نانو لوله‌های کربنی، برای نخستین‌بار به کمک روش شیمی‌تر به همراه متالورژی پودر تولید و مورد بررسی قرار گرفتند. نانولوله‌های کربنی از کلوخه شدن صفحات اکسید گرافن کاهش یافته جلوگیری کرده و سبب توزیع مناسب آنها در زمینه شدند که در بهبود خواص مکانیکی کامپوزیت نقش اساسی دارند. افزایش چقرمگی کامپوزیت هیبریدی به وسیله سازوکارهای سپر نوک ترک، پل زنی ترک توسط CNT و RGO، انحراف ترک، بیرون کشیدگی CNT از زمینه گزارش شد. نتایج نشان داد با غوطه‌وری کامپوزیت در محلول بیه سازی شد بدن (SBF) پس از چند روز بر سطح نمونه‌ها رسوب آپاتیت شبه استخوان علاوه بر Mg(OH)2 تشکیل می‌شود که دلالت بر زیست فعال بودن این نمونه‌ها دارد و همچنین نقش حفاظتی از سطح نمونه کامپوزیت نیز می‌تواند داشته باشد.
نتایج آزمون‌های کشت سلولی و ALPکامپوزیت‌ها حاکی از قابلیت تمایز سلول‌های MG-۶3 به سلول‌های استخوانی در مجاورت این نانوکامپوزیت‌ها است. تصاویر SEM و DAPI از سلول‌ها در تماس با کامپوزیت نیز چسبندگی و گسترش سلولی روی کامپوزیت و افزایش تکثیر سلولی را در درصد وزنی پایین CNT نشان داد. همچنین با افزایش درصد وزنی RGO و CNT در نانوکامپوزیت، خواص آنتی باکتریایی افزایش پیدا می کند.
* هزینه‌بر بودن آزمون‌های پروژه بسیار بالا بود
فارس: پیچیدگی یا مشکلی که در اجرای طرح وجود داشته چه بخشی از کار بوده است؟
اباذری: از مشکلات پیش آمده در حین انجام این پژوهش صرف کردن زمان زیاد برای توزیع همگن و مناسب ذرات تقویت کننده کربنی در زمینه منیزمی و کوخه شدن این ذرات بود که با بکارگیری همزمان شیمی تر و متالورژی پودر این مشکل حل شد. همچنین دسترسی به تجهیزات مورد نیاز برای ارزیابی کامپوزیت ساخته شده راحت نبود جدا از اینکه هزینه‌های آزمون های این پروژه بالا بود.
فارس: آیا مقاله‌ای هم از پژوهش خود منتشر کرده‌اید؟ اگر بله، کدام بخش کار تازگی داشته و تبدیل به مقاله شده است؟
اباذری: بله، از این پژوهش ۵ مقاله علمی در مجلات مجلات معتبر خارجی(ISI) با کیفیت عالی به چاپ رسیده است. یکی از آنها در ژورنال تخصصی منیزیم با عنوان "Magnesium and alloys" با ضریب تأثیر (I.F) ۱۷.۶ با درجه عالی به چاپ رسیده است که جزو رنک اول در زمینه تخصصی مهندسی مواد و متالورژی به حساب می‌آید.
بهبود مقاومت خوردگی با حضور تقویت کننده‌های کربنی در زمینه از آلیاژ منیزیم و دستیابی به زیست فعالی و زنده مانی سلولی خوب در تماس با کاشتنی و افزایش رسوب‌گذاری آپاتیت‌سازی شبه استخوانی خوب بر روی این کامپوزیت‌ها و خواص آنتی باکتریالی عالی نمونه از نقاط قوت این پژوهش است که منجر به چاپ این نتایج در مجلات انتشارات الزویر شده است.
*پیچ و پلاتین زیست جذب‌پذیر در ترمیم ضایعات اطراف ایمپلنت در استخوان ران کاربرد دارد
فارس: از کاربردهای پژوهش‌تان برایمان بگویید؟ آیا این طرح به طور مستقیم به کار مردم می‌آید؟
اباذری: پیچ، پین و پلاک زیست جذب‌پذیر منیزیم طراحی و ساخته شده به عنوان تثبیت کننده‌های ترمیم ضایعات اطراف ایمپلنت در استخوان ران کاربرد دارد.
فارس: درباره ویژگی‌های این طرح هم توضیح بفرمایید.
اباذری: در واقع تجزیه پیوسته و آهسته این تثبیت‌کننده استخوانی با سرعت مناسب موجب شده است که همزمان با ناپدید شدن ایمپلنت در اثر تجزیه شدن، استخوان جدیدی نیز شکل گیرد. پس از یک سال به صورت کامل و ایمن از بدن دفع می‌شوند. نیاز به عمل ثانویه برای خروج ایمپلنت از بدن پس از ترمیم منتفی شود.
فارس: از میزان هزینه‌هایی که برای این طرح داشتید برایمان بگویید.
اباذری: هزینه برآورد شده برای انجام این طرح پژوهشی را می‌توان حدود ۴۰۰ میلیون تومان تخمین زد که با کمک گرفتن از دوستان دانشگاهی و متخصصین حوزه بخش خصوصی سعی شد تا حد امکان هزینه‌ها کاهش پیدا کند و بتوانیم مناسب ترین آنالیزها و داده‌ها را با حداقل هزینه داشته باشیم.
فارس: ایده و طرح‌های جدیدی هم دارید.
اباذری: پیشنهادهایی هست که در نظر داریم در ادامه انجام این تحقیق انجام شود از جمله ایجاد پوشش‌های زیست پلیمری مثل پلی کاپرولاکتون یا پلی لاکتیک-کو-گلایکولیک اسید با استفاده روش‌های رسوب شیمیایی و غوطه‌وری که موجب افزایش قابل توجه مقاومت به خوردگی، افزایش زیست فعالی و زیست‌سازگاری آلیاژهای زیست جذب‌پذیر پیچ و پلاک‌های پایه منیزیمی می‌شود و نهایتاً استفاده از این پیچ و پلاک‌ها زیست جذب‌پذیر منیزیم درکاربردهای پزشکی بطور وسیعی گسترش خواهد یافت.
فارس: برای تولید محصول‌تان از سوی دولت حمایت می‌شوید یا خیر؟ دوست دارید دولت چطور کمکتان کند؟
اباذری: اگر دولت یا حتی دست اندرکاران بخش خصوصی این حوزه بتوانند در انجام آزمون‌های بالینی تکمیلی این ایمپلنت تسهیلاتی چه به صورت آزمایشگاهی یا چه به صورت مالی فراهم کنند و در این طرح مشارکت داشته باشند قطعاً کمک بزرگی برای پیاده‌سازی دانش فنی و بومی‌سازی این محصول در کشور خواهد شد.
کد مطلب: 451381
