بهبود راندمان التیام آسیب‌های استخوانی با طرحی فناورانه

به گزارش می‌متالز، با توجه به آمار تصادفات در کشور و آمار بالای صدمات استخوانی، نیاز به داربست‌های استخوانی برای کوتاه‌شدن زمان ترمیم بافت استخوان بسیار محسوس بوده و تولید داربست‌های فلزی به منظور رفع نیاز بیماران تاکنون به صورت صنعتی انجام نشده است. از اینرو برای نخستین‌بار در ایران پروژه تولید صنعتی داربست زیست تخریب‌پذیر منیزیمی به روش ریخته‌گری برای کاربرد‌های استخوانی مطرح می‌شود.

این نوع داربست با به کارگیری فناوری جدید تولید، باعث بهبود راندمان التیام آسیب‌های استخوانی می‌شود. این محصول به دلیل قابلیت تولید به صورت صنعتی و انبوه نسبت به نمونه‌های خارجی نیز هزینه بسیار کمتری دارد.

در این راستا رساله دکتری ابوذر رضائی برواتی دانشجوی مقطع دکتری تخصصی رشته مهندسی متالورژی و مواد دانشگاه آزاد اسلامی واحد جامع مستقل نجف‌آباد به عنوان طرح فناورانه در مسابقه اعطای گرنت فناورانه به رساله‌های کاربردی مقطع دکتری توسط معاونت علمی، فناوری و دانش‌بنیان ریاست جمهوری، موفق به کسب گرنت فناورانه در حوزه مواد، ساخت و فوتونیک شد.

رساله دکتری ابوذر رضائی برواتی دانشجوی مقطع دکتری تخصصی رشته مهندسی متالورژی و مواد دانشگاه آزاد اسلامی واحد جامع مستقل نجف‌آباد به راهنمایی مسعود کثیری و حمیدرضا بخششی‌راد و با مشاوره مهدی امیدی و ابراهیم کرمیان با عنوان «ساخت و مشخصه‌یابی داربست زیست‌تخریب‌پذیر Mg-Al-Zn-X%Ca و پوشش آن با فلورید منیزیم به منظور کاربرد‌های مهندسی بافت» ارائه شده است.

رضائی برواتی در تشریح چکیده و نتایج رساله دکتری خود با عنوان «ساخت و مشخصه‌یابی داربست زیست‌تخریب‌پذیر Mg-Al-Zn-X%Ca و پوشش آن با فلورید منیزیم به منظورکاربرد‌های مهندسی بافت» به خبرنگار خبرگزاری آنا گفت: اکنون مهندسی بافت به عنوان روشی به منظور ترمیم بافت‌های آسیب دیده بدن بسیار مورد توجه قرار گرفته است. اساس مهندسی بافت بر تقلید از فرآیند ساخت و ترمیم بافت مورد نظر است.

وی افزود: یکی از بافت‌های مهم بدن، بافت سخت استخوانی است. بیماری‌های مفصلی و استخوانی یکی از چالش‌های جوامع جهانی در بخش سلامت است؛ بنابراین تقاضا برای جایگزین‌های استخوانی و بهبود استخوان در کمترین زمان ممکن و بهترین شرایط جایگزینی در حال افزایش است. عیوب استخوانی ناشی از عواملی مانند آسیب‌های فیزیکی تصادفات، تومورها، عفونت‌ها و مشکلات مادرزادی است.

 ۹۲ درصد از مجروحان برای ترمیم آسیب‌های استخوانی به ارتوپدی مراجعه می‌کنند

به گفته دانشجوی مقطع دکتری تخصصی رشته مهندسی متالورژی و مواد دانشگاه آزاد اسلامی واحد جامع مستقل نجف‌آباد، سال ۹۷ در کشور ایران حدود ۱۷۰۰۰ مرگ و ۳۶۰۰۰۰ مجروح به علت حوادث رانندگی اتفاق افتاده که در مقایسه با سال قبل آن رشد ۹.۴ درصدی داشته است و تقریباً ۹۲ درصد از مجروحان دارای شکستگی‌های استخوانی هستند و برای ترمیم آسیب‌های استخوانی به ارتوپدی مراجعه می‌کنند.

استفاده از داربست زیست‌تخریب‌پذیر منیزیمی طول دوره درمان بیماری را کاهش می‌دهد و باعث کاهش هزینه‌های درمان نیز می‌شود که امید است با بومی‌سازی این روش در کشور گامی مهم در راستای رفع نیاز بیماران و صرفه‌جویی ارزی انجام شود.

رضائی برواتی یادآور شد: اگرچه بافت استخوان قابلیت بالایی برای ترمیم دارد؛ اما اگر عیوب ایجادشده از حدی بزرگ‌تر شود یا بدن بنا به دلایلی مانند بیماری دیابت قدرت ترمیم را از دست داده باشد، باید راه حل دیگری برای ترمیم آسیب پیدا کرد.

این پژوهشگر و محقق اضافه کرد: در گذشته به دلیل نیاز بالا به این محصولات اکثر شرکت‌های داخلی فقط در زمینه واردات ایمپلنت‌های ارتوپدی از کشور‌های اروپایی اقدام می‌کردند تا اینکه با اجرای طرح حمایت از تولید داخلی، شرکت‌های دانش‌بنیان مختلفی در زمینه ساخت و تولید ایمپلنت‌های ارتوپدی در کشور فعالیت خود را آغاز کردند؛ البته با توجه به اینکه شرکت‌های زیادی در زمینه بیومواد فلزی فعال هستند؛ اما مواد فلزی زیست تخریب‌پذیر در شرکت‌های ایرانی مورد اقبال و توجه قرار گرفته‌اند.

وی ادامه داد: این توجه در سایر کشور‌های جهان به قدری است که سال ۲۰۱۷ تعداد مقالات مربوط به زیست ماده فلزی منیزیم با کل مقالات سایر بیومواد فلزی مانند فولاد‌های زنگ نزن، آلیاژ‌های کبالت، آلیاژ‌های تیتانیوم، آلیاژ‌های حافظه دار، تانتالیوم، طلا و... برابری می‌کند؛ بنابراین توجه به این مواد، سرعت دسترسی به علوم و تکنولوژی مربوط به تولید آن‌ها در ایران را در آینده نزدیک رقم خواهد زد.

ایمپلنت‌های دائمی استیل ضد زنگ و تیتانیوم روشی ایده‌آل برای جایگزینی بافت آسیب‌دیده نیستند

دکتری تخصصی رشته مهندسی متالورژی و مواد توضیح داد: ایمپلنت‌های دائمی از جنس استیل ضد زنگ و یا تیتانیوم روشی ایده‌آل برای جایگزینی بافت آسیب‌دیده نیستند؛ زیرا که این ابزار‌ها در معرض شکست مکانیکی در زمان ایمپلنت شدن طولانی مدت قرار دارند. علاوه بر آن ابزار‌های مکانیکی به ندرت با بافت میزبان یکپارچه شده و با تحریک پاسخ ایمنی میزبان می‌توانند به بافت سالم اطراف ایمپلنت آسیب برسانند.

رضائی تشریح کرد: یون‌های فلزی و محصولات خوردگی حاصل از مواد استیل ضد زنگ و تیتانیوم نیز می‌تواند موجب التهاب و تعویق بهبود بیمار شود. بیماران دارای این کاشت‌های استخوانی، دو عمل جراحی، یکی برای کاشت و دیگری برای حذف ایمپلنت پس از بهبودی لازم دارند که باعث افزایش بار اقتصادی و مشکلات پزشکی بیماران می‌شود. از این رو مهندسی بافت رویکرد‌های دیگری برای ترمیم و بازسازی بافت آسیب دیده بدون نیاز به پیوند و یا ایمپلنت دائم ارائه می‌دهد.

به گفته دانش آموخته مقطع دکتری تخصصی رشته مهندسی متالورژی و مواد دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف‌آباد، استفاده از داربست‌ها به عنوان بستر مناسبی برای تکثیر و رشد سلول‌ها و بافت‌ها، می‌تواند تا جایگزینی کامل محل توسط بافت میزبان، رشد سلولی را هدایت کند.

وی با بیان اینکه روش‌های مختلفی برای ساخت داربست‌های فلزی سه‌بعدی جهت استفاده در مهندسی بافت استخوان وجود دارد، اظهار کرد: یکی از روش‌های مناسب برای تولید داربست‌های فلزی، روش ریخته‌گری است که در این پژوهش (رساله دکتری) از این روش استفاده شده است. در این روش منیزیم مذاب در قالب مخصوصی شامل مواد فضاساز ریخته‌گری شده و پس از حذف مواد فضاساز در نهایت داربست منیزیمی تولید می‌شود. این روش از نظر یکنواختی خواص فیزیکی و مکانیکی و هزینه تمام شده داربست بسیار مناسب بوده و قابلیت تولید به صورت انبوه و صنعتی را داراست.

دکتری تخصصی رشته مهندسی متالورژی و مواد تشریح کرد: در این پژوهش (رساله دکتری) برای بهبود شرایط خوردگی داربست‌های متخلخل در دراز مدت از روش‌های اصلاح آلیاژ و اصلاح سطح داربست‌های منیزیم استفاده شد. تغییر ریزساختار و ترکیب شیمیایی با تهیه آلیاژ و افزودن عناصر آلیاژی و اصلاح سطح داربست نیز از طریق اعمال پوشش قبل از کاشت انجام می‌شود. اصلاح سطح مناسب نه تنها می‌تواند سرعت تخریب را کاهش و ثبات مکانیکی را افزایش دهد؛ بلکه می‌تواند ویژگی‌های دیگری مانند زیست سازگاری، زیست فعالی و خواص ضد باکتریایی نیز ایجاد کند.

رضائی افزود: در پژوهش حاضر (رساله دکتری) برای انجام مراحل آلیاژسازی و ریخته گری، ابتدا مراحل طراحی و ساخت کوره مخصوص، سپس طراحی و ساخت سیستم آلیاژسازی و در نهایت طراحی و ساخت سیستم ریخته گری داربست انجام شد. علاوه بر روش ریخته‌گری در این پژوهش داربست‌های فلزی با استفاده از مدل‌های CAD و دستگاه CNC نیز برای مقایسه خواص داربست‌های فلزی تولید شدند.

وی یادآور شد: پس از بررسی نتایج آزمون‌های مقایسه‌ای مشخص شد که داربست تولیدشده به روش ریخته‌گری با ایجاد خواص خوردگی، مکانیکی و زیستی مشابه و قیمت تمام شده حدود ۰.۱ داربست‌های تولیدشده به روش CNC و نیز به دلیل قابلیت تولید به صورت صنعتی و انبوه، فوق العاده مقرون به صرفه و کارآمد هستند.

 استفاده از داربست زیست‌تخریب‌پذیر منیزیمی طول دوره درمان بیماری را کاهش می‌دهد

این پژوهشگر بیان کرد: با توجه به آمار تصادفات در کشور و آمار بالای صدمات استخوانی نیاز به داربست‌های استخوانی به منظور کوتاه شدن زمان ترمیم بافت استخوان بسیار محسوس است. تولید داربست‌های فلزی برای رفع نیاز بیماران تاکنون در کشور به صورت صنعتی انجام نشده است از اینرو برای نخستین‌بار در ایران پروژه تولید صنعتی داربست زیست‌تخریب‌پذیر منیزیمی به روش ریخته‌گری به منظور کاربرد‌های استخوانی مطرح می‌شود.

دکتری تخصصی رشته مهندسی متالورژی و مواد با بیان اینکه این نوع داربست با به کارگیری فناوری جدید تولید، باعث بهبود راندمان التیام آسیب‌های استخوانی می‌شود، ادامه داد: این محصول به دلیل قابلیت تولید به صورت صنعتی و انبوه در مقایسه با نمونه‌های خارجی نیز هزینه بسیار کمتری دارد. این داربست می‌تواند در ابعاد مختلف ساخته شود، سرعت تولید و تکرارپذیری آن نیز از دیگر مزایای این محصول در مقایسه با نمونه‌های مشابه خارجی است که سبب می‌شود تولید صنعتی آن با راندمان بهتری انجام شود.

به گفته این پژوهشگر، استفاده از داربست زیست‌تخریب‌پذیر منیزیمی طول دوره درمان بیماری را کاهش می‌دهد و باعث کاهش هزینه‌های درمان نیز می‌شود که امید است با بومی‌سازی این روش در کشور گامی مهم در راستای رفع نیاز بیماران و صرفه‌جویی ارزی انجام شود.

منبع: خبرگزاری آنا