درمان عفونت و التهاب استخوان با نانوکامپوزیت چندکاره

به گزارش خبرگزاری مهر به نقل از ستاد توسعه فناوری نانو، پژوهشگران دانشگاه آزاد نجف آباد و دانشگاه علوم پزشکی اصفهان موفق به سنتز نانوکامپوزیتی چند عملکردی شدند که همزمان قادر به پاسخگویی به مسائل مهمی از قبیل از بین بردن سلول‌های سرطانی باقی مانده پس از عمل جراحی در بافت استخوان، درمان عفونت پس از عمل و کاهش التهاب شدید در محل کاشتنی است.

این نانوکامپوزیت دارای خواص مغناطیسی بوده و در مقیاس آزمایشگاهی ساخته شده‌ است.

سرطان استخوان (Osteosarcoma) از دسته بیماری‌های نادری است که غالبا در افراد جوان زیر ۲۰ سال اتفاق می‌افتد و موثرترین راهکار درمانی، حذف تومور از طریق جراحی است.

طبق گزارش های موجود، پس از حذف تومور، همچنان سلول‌های سرطانی در جداره‌ عیب استخوانی باقی می‌مانند که می‌تواند منجر به بازگشت تومور شود. یکی از راهکارهای موثر در حل این موضوع استفاده از داربست‌های استخوانی مغناطیسی به‌عنوان بافت ترمیمی است.

این داربست‌ها در مجاورت میدان مغناطیسی خارجی قادر به تولید حرارت به‌صورت موضعی هستند که متعاقبا به مرگ سلول‌های سرطانی منجر می‌ شود و این روش درمان هایپرترمیا یا گرمادرمانی نام دارد.

به گفته‌ اشکان بی غم کارشناس ارشد مهندسی مواد (سرامیک) از دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف آباد، هدف اصلی این پژوهش تولید نانوکامپوزیت چند عملکرده به‌منظور کاربرد در حوزه‌ مهندسی پزشکی (زیست مواد) بوده‌است.

وی افزود: در واقع تلاش شده تا نانوکامپوزیتی تولید شود که قابلیت تبدیل به داربست سه بعدی برای کاشت در عیوب استخوانی ناشی از حذف تومور سرطانی را دار باشد.

این پژوهشگر تاکید کرد: با بررسی کلی مشکلات گوناگون کاشتنی‌های استخوانی از قبیل عفونت و التهاب پس از عمل جراحی، تصمیم بر طراحی این ترکیب گرفته شد. این نانوکامپوزیت مغناطیسی به شکل هسته (فریت روی) -پوسته (روی سیلیکات) بوده و انتظار می‌رود افزون بر ترمیم بافت استخوانی بتواند برای کاربردهای هدفمند دیگر از قبیل رهای سازی دارو، خواص آنتی باکتریال و هایپرترمیا (سوزاندن سلول های سرطانی با گرما) نیز به‌کار گرفته شود.

بی غم ادامه داد: کاربرد مواد مغناطیسی در مهندسی بافت استخوان تنها به هایپرترمیا محدود نمی‌شود. در سال های اخیر پژوهش‌های نوینی در حوزه‌ اثر مواد مغناطیسی بر بهبود روند درمانی بافت استخوان انجام شده‌است. نتایج حاکی از این است که این مواد در مجاورت میدان مغناطیسی خارجی قادر به جذب سلول‌های استخوان ساز (osteoblast cells) بیشتری در محل کاشتنی هستند و در نتیجه روند درمان تسریع می‌ شود.

وی در مقایسه‌ استفاده از این نانوکامپوزیت در برابر داروهای آنتی بیوتیک نیز گفت: عفونت و التهاب پس از کاشت مواد استخوانی یکی از معضل‌های همیشگی علم پزشکی است که به طور معمول به‌وسیله تزریق دوزهای بالای داروهای آنتی بیوتیک و ضد التهاب درمان می‌شوند که خود باعث آسیب‌های کبدی و کلیوی می شود.

این پژوهشگر خاطرنشان کرد: دلیل استفاده از دوزهای بالای دارو، به خون رسانی ضعیف درون بافت استخوان مربوط می شود این در حالی است که ترکیباتی با قابلیت بارگذاری بالای دارو و رهاسازی موضعی آن و یا با ویژگی آنتی باکتریالی ذاتی این مشکلات را در پی نخواهند داشت.

بی غم در خصوص آزمون‌های صورت گرفته روی نمونه‌ نانوکامپوزیت سنتز شده، گفت: در این طرح از آزمون‌های مختلفی نظیر، XRD، FTIR، جذب-واجذب نیتروژن به‌منظور تخلخل سنجی، VSM به‌منظور بررسی خواص مغناطیسی، FESEM مجهز به EDS، دستگاه طیف سنجی فرابنفش به‌منظور بارگذاری و رهاسازی دارو، بررسی خواص آنتی باکتریال به روش دیسک دیفیوژن و آزمون MTT به‌منظور بررسی سلول سازگاری استفاده شده‌است.

به گفته‌ این محقق، دستاوردهای به‌دست آمده حاکی از تولید موفق میکروذرات نانوحفره مغناطیسی روی سیلیکات- فریت روی به شکل هسته (فریت روی) -پوسته (روی سیلیکات) در قدم اول و عملکرد مناسب آن در کاربردهای رهاسازی دارو، آنتی باکتریال و هایپرترمیا بوده‌ است.

این محققان در گام‌های بعدی پژوهش در تلاشند تا داربستی سه‌بعدی از ترکیب تولیدی سنتز کرده و موارد دیگری از قبیل زیست فعالی (قابلیت چسبیدن داربست به استخوان)، میزان تخریب داربست در محیط شبیه سازی بدن، چسبندگی سلولی، خواص آنتی باکتریال، دارو رسانی موضعی، هایپرترمیا و خواص مکانیکی آن را مورد بررسی قرار دهند.

این پژوهش حاصل همکاری اشکان بی غم کارشناس ارشد مهندسی مواد (سرامیک) از دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف آباد، محمد رفیعی نیا عضو هیات علمی دانشگاه علوم پزشکی اصفهان و همکارانشان است.

نتایج این کار در مجله‌ Ceramics International با ضریب تاثیر ۳.۰۵۷ (جلد ۴۴، سال ۲۰۱۸، صفحات ۱۱۷۹۸ تا ۱۱۸۰۶) به چاپ رسیده‌است.