محقق پژوهشگاه مواد و انرژی به بررسی ترمیم بافت استخوان آسیب دیده در موش صحرایی توسط بیوسرامیک نانوساختاری بر پایه کلسیم منیزیم سیلیکات (مرونیت) و مقایسه آن با پودر هیدروکسی آپاتیت تجاری پرداخت.
به گزارش سرویس علمی ایسنا، از آنجا که در مهندسی بافت، پیش از کاربرد مواد زیستی به عنوان ایمپلنت ارزیابی درون تنی دارای اهمیت بسزایی است، لذا محقق پژوهشگاه مواد و انرژی با همکاری مرکز تحقیقاتی درمانی ناباروری دانشگاه علوم پزشکی یزد به بررسی ترمیم بافت استخوان آسیب دیده در موش صحرایی توسط بیوسرامیک نانوساختاری بر پایه کلسیم منیزیم سیلیکات (مرونیت) و مقایسه آن با پودر هیدروکسی آپاتیت تجاری پرداخت که مهمترین کاربرد این طرح در صنایع پزشکی و مهندسی پزشکی خواهد بود.
محققان مدرسه پزشکی «کیس وسترن رزو» موفق به ابداع تکنیکی شدند که سلولهای پوستی را مستقیماً به سلولهای مغزی تبدیل میکند که در بیماران مبتلا به اسکلروز چندگانه، فلج مغزی و سایر اختلالات میلین، نابود شدهاند.
به گزارش سرویس علمی خبرگزاری دانشجویان ایران (ایسنا)، این موفقیت، امکان تولید سلولهای میلینکننده (myelinating) مورد تقاضا را ممکن میسازد.
این سلولها غلاف حیاتی عایقی را ارائه میدهند که از نورونها محافظت میکند و آنها را قادر به تحویل ضربههای مغزی به سایر نقاط بدن میکند.
محققان، چشم بیونیکی جدیدی طراحی کردهاند که با استفاده از آن نابینایان قادر به تشخیص چهرهها، تماشای برنامههای تلویزیون و حتی مطالعه خواهند شد.
یک گروه پژوهشی به واسطه تحلیل ژن ویژه عصبی، دریافت که قرار دادن سلولهای بنیادی عصبی بر روی ریسمانی از نانولولههای کربنی در مقایسه با قرار دادن آنها بر روی بستر کاشت بافت مرسوم نه تنها منجر به افزایش تمایز عصبها که باعث تقویت قابلیت طویلشدنشان نیز میشود.به تازگی گونهای باکتری در اعماق دریا کشف شده است که الکترونها را در طی فواصل سانتیمتری هدایت میکند تا بتواند در محیطی با اکسیژن کم، با استفاده از سولفید هیدروژن تغذیه کند. این ادعای دانشمندانی در دانمارک و آمریکاست. آنها نشان داده اند که هزاران میکرو ارگانیسم از یک رشته که یک سر آنها به رسوبات اقیانوس و سر دیگرشان به آب شور میرسد، این کار را انجام میدهند. فهم این موضوع که این موجود زنده چگونه الکترونها را انتقال میدهد، میتواند منجر به تکنولوژی جایگزینی برای تولید انرژی شود.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||
سیامک بیرانوند، مخترع در این خصوص بهخبرنگار بهداشت و درمان باشگاه خبرنگاران، گفت: تولید برخی از داروهای ضد سرطان در کشورمان به صورت یک طرح بزرگ ملی مورد حمایت نهاد ریاست جمهوری درآمده است که این امر اهمیت این طرح ها و بستر سازی مناسب بوجود آمده برای حمایت از تولید این گونه محصولات را نشان می دهد.
 | مقطعنگاری با نشر پوزیترون که به اختصار PET نامیده میشود، روشی نوین در علوم تشخیصی و فیزیک پزشکی است که بویژه در پزشکی هستهای کاربرد تحقیقاتی و روزمرهٔ فراوانی دارد. در این تصویر قلب، مثانه، کلیهها، مغز، کبد و نیز متاستاز در سرطان روده بزرگ، کاملا مشخص است. |
آقای ۵۵ سالهای با پیادهروی كوتاهی در سربالایی دچار تنگی نفس میشود. پزشك عمومی وی از او میخواهد كه با مراجعه به یك پزشك متخصص قلب از مشورت او استفاده كند. در تست ورزش از بیمار میخواهند در حالی كه سیمهای نوار قلب به بدن او وصل است، روی یك تسمه نقاله در حال حركت با سرعت و شیبهای متفاوت راه برود یا بدود. در یكی از مراحل كه شیب حركت زیاد میشود، دوباره همان تنگی نفس به سراغ فرد میآید و نمیتواند به حركت ادامه دهد. متخصص قلب تست ورزش بیمار را مثبت ارزیابی میكند و به او میگوید بهتر است آنژیوگرافی شود.
هم اشعه ایکس و هم اشعه رادیواکتیو که از جنس اشعه گاما است اگر بیش از حد مشخصی به بدن ما وارد شود مضر و خطرناک است. این اشعه ها در مقادیر زیاد موجب اختلال در کارکرد سلول ها و تکثیر آنها میشوند. در مقادیر مضر میتوانند موجب اختلالات گذرا شوند و در مقادیر بسیار زیاد حتی میتوانند موجب مرگ شوند و یا میتوانند در دراز مدت موجب بروز سرطان گردند.
چه میزان از اشعه ایکس برای سلامتی خطرناک است
تمام این احتمالات بسته به مقدار اشعه ای است که وارد بدن شما میشود. اگر این مقدار در حد مجاز باشد اشکالی ایجاد نمیکند ولی بیش از آن خطرناک است. میزان مجاز اشعه ایکس یا اشعه رادیواکتیو که هر فرد میتواند بدون مشکل خاصی دریافت کند به توسط دانشمندان محاسبه شده است. این مقدار تجمعی است. به این معنی که بطور مثال مجموع مقدار اشعه هایی که در طول یک سال به بدن شما تابیده میشود باید از میزان خاصی کمتر باشد.
میزان اشعه دریافتی را با مقیاسی به نام میلی سیورت millisievert mSv اندازه گیری میکنند. در محیط زندگی همه ما مقداری اشعه رادیواکتیو بصورت طبیعی وجود دارد و هر فرد به طور طبیعی در هر سال 3 میلی سیورت اشعه از محیط اطراف خود دریافت میکند.
برای مقایسه میزان اشعه دریافتی در روش های مختلف تصویر برداری به آمار زیر توجه کنید :
بعد از یک رادیوگرافی اندام یک صدم میلی سیورت
قفسه سینه یک دهم میلی سیورت
ستون مهره یک و نیم میلی سیورت
سی تی اسکن شکم 5 میلی سیورت
کلا مقدار اشعه ای که در حین انجام تصویربرداری های پزشکی به توسط بدن دریافت میشود بسیار کمتر از آنست که موجب بروز سرطان شود. در بازماندگان انفجارات هیروشیما و ناکازاگی در آنها که حدود 180 میلی سیورت اشعه دریافت کرده اند هیچ موردی از افزایش احتمال بروز سرطان دیده نشده است.
البته در سه ماهه اول بارداری باید از رادیوگرافی و سی تی اسکن و اسکن رادیوایزوتوپ خودداری کرد چون ممکن است به جنین در حال رشد صدمه وارد کند.
آیا اشعه ایکس با اشعه رادیواکتیو یکی است یا تفاوت دارد
اشعه ایکس با اشعه رادیواکتیو متفاوت است. اشعه رادیواکتیو از جنس اشعه گاما است که البته آن هم از جنس اشعه های الکترومغناطیسی است ولی طول موج آن از اشعه ایکس کمتر و قدرت نفوذ آن بیشتر است. در محیط طبیعی اطراف ما بطور طبیعی مقادیری از اشعه رادیواکتیو وجود دارد.
مقداری از این اشعه از فضای ماورای زمین وارد محیط زندگی ما میشود و مقداری از آن حاصل تجزیه مواد رادیواکتیو در فضای پیرامون ما است. حتی در درون بدن ما در هر ثانیه 9000 تجزیه رادیواکتیو انجام میشود. پس بدن ما در طول روز بطور طبیعی در معرض مقداری اشعه رادیواکتیو قرار دارد.
"دکتر مهرداد منصوری"
تهران- نتایج یک مطالعه که به تازگی منتشر شده حاکی از آن است که مصرف میوه ها و سبزی ها در رژیم غذایی روزانه می تواند مانع از بروز افسردگی و بیماری های روحی و روانی در افراد شود.
به گزارش روزنامه لوفیگارو، مصرف سبزی ها و میوه ها ممکن است کم اهمیت به نظر برسد اما خوردن دستکم پنج وعده از این نوع مواد غذایی در روز می تواند ما را در برابر بسیاری از بیماری ها مصون کند.
مطالعات علمی زیادی در رابطه با رژیم غذایی این موضوع را مورد توجه قرار می دهد.
مصرف این مواد غذایی به داشتن سلامت روانی افراد نیز کمک زیادی می کند؛ یک نتیجه جالب از این مطالعات علمی حاکی است که برای داشتن احساس شادی و سلامت روان خوردن پنج وعده میوه و سبزی کافی نیست بلکه مصرف ۷ تا ۸ وعده غذایی از میوه ها و سبزی ها در هر وعده معادل ۸۰ گرم در روز برای این منظور توصیه می شود.
به تازگی مطالعه ای از سوی محققان انگلیسی در دانشگاه وارویک بر روی ۸۰ هزار نفر که به صورت تصادفی انتخاب شده بودند ، انجام شد .
شرکت کنندگان در این مطالعه به پرسشنامه ای در مورد عادات خوردن، سلامت و احساس خود از شادی یا افسردگی پاسخ دادند.
در این مطالعه ارتباط خاصی میان مصرف میوه ها و سبزی ها و داشتن احساس شادی و بهداشت روانی در افراد شرکت کننده از تمام سنین و بدون درنظرگرفتن عوامل دیگری همچون عوامل جمعیتی، اجتماعی و اقتصادی دیده شد.
به گفته پروفسورˈ سارا استوارت براون ˈ یکی از محققان این مطالعه از دانشگاه وارویک، طبق آمار به دست آمده از این مطالعه، اثر میوه ها و سبزی ها بر سلامت روح و جسم افراد بسیار شگفت انگیز بوده است.
البته باید توجه داشت که این نتایج تنها کافی نیست و مطالعات کامل تری برای تایید قطعی آن لازم است.
ساینسفا: چند روز پیش جامعه ی جهانی علم پزشکی یکی از بزرگان خود را از دست داد
چندی پیش پدر پیوند مغز استخوان اقای پرفسور دونالد توماس در سن ۹۲ سالگی در گذشت
او در سال ۱۹۹۰ به خاطر تحقیقاتش در ضمینه ی پیوند مغز استخوان موفق به دریافت جایزه ی نوبل شد او در این روش ابتدا با پرتو های قوی سلول های خون ساز را از بین می برد و به جای ان از سلول های پیوندی استفاده می کرد در این روش تا ۹۰ درصد احتمال بهبودی وجود دارد در صورتی که قبل از این تحقیقات احتمال نجات بیماران سرطان خون صفر بود
توماس در سال ۱۹۵۶ اولین پیوند مغز استخوان را انجام داد. وی به همراه گروه کوچکی از همکاران خود از جمله همسرش در دهه های ۱۹۶۰ و ۱۹۷۰ انجام عمل های پیوند مغز استخوان را دنبال کرد.
توماس در سال ۱۹۶۳ به دانشگاه واشنگتن ملحق شد و در سال ۱۹۷۴ رییس بخش سرطان شناسی مرکز هاتچینسون شد.
همچنین توماس دو نسخه اول کتابˈ پیوند مغز استخوانˈ به نام ˈپیوند سلول های خونسازˈ را ویرایش کرد. کتابی که در این حوزه یک کتاب مرجع به شمار می رود.
امروز ما هم همراه با بقیه جامعه پزشکی کلاهمان را به احترام او برمیداریم و برای او طلب امرزش می کنیم
پرفسور دونالد توماس امروزه به عنوان پدر پیوند مغز استخوان شناخته می شود
پرتوریا – مرکز تحقیقات برنامه ایدز آفریقای جنوبی روز دوشنبه اعلام کرد که محققان این کشور موفق به کشف یک ویژگی و خصوصیت نادر از ˈاچ آی وی ˈ شده اند که می تواند سبب ایجاد ˈپادتن ˈ در بدن افراد در برابر این ویروس شود
.
بگزارش ایرنا، این موسسه عنوان کرد که این پادتن و یا آنتی بادی می تواند طیف وسیعی از گونه های ˈاچ ای وی ˈ در بدن انسان را از بین برده و یا خنثی سازد.
براساس گزارش این موسسه ، محققان آفریقای جنوبی موفق شده اند ، با تغییری منحصربه فرد در پوشش خارجی ویروس اچ آی وی در بدن دو زن حامل این ویروس ، یک آنتی بادی ایجاد کنند که می تواند سبب مرگ یا بی اثر کردن ۸۸درصد از ویروس های شناخته شده اچ آی وی در سراسر جهان شود.
تیم های تحقیقاتی این موسسه در ابتدا کشف کرده بودند که دو تن از زنان در استان ˈکاوازولو ناتالˈ توانسته اند این آنتی بادی نادر را در بدن هایشان تولید کنند.
اعضای این تیم ها با بررسی و تحقیقاتی که بر روی ویروس های ˈاچ آی وی ˈ این دو زن در محیط آزمایشگاهی انجام داده اند، موفق به کشف این دستاورد علمی شده اند.
ˈارون موتسوآلیدی ˈ وزیر بهداشت آفریقای جنوبی امروز دوشنبه در سخنانی با پرافتخار خواندن این دستاوردعلمی گفت: امروز، روزی بزرگ برای آفریقای جنوبی شمرده می شود.
وی افزود: در گذشته محققان آفریقای جنوبی به درک ما درباره نحوه انتقال ویروس ˈاچ آی وی ˈ از مادران مبتلا به این ویروس به فرزندانشان کمک کرده بودند و اینک آنان با تلاش علمی شان ما را به ساخت واکسن برای مقابله با این ویروس نزدیک کردند .
وزیر بهداشت آفریقای جنوبی اضافه کرد: تلاش محققان و آن دو زنی که به صورت داوطلبانه ما را برای رسیدن به این دستاورد علمی کمک کرده اند ، مایه تقدیر و افتخار است.
اچآیوی یا ˈویروس نقص ایمنی انسانیˈ ، ویروسی است که با مختل کردن کارکرد و ویران کردن گونهای از یاختههای مسؤول ایمنی منجر به نقص دستگاه ایمنی بدن انسان میشود.
از زمان ورودˈاچ آی ویˈ به بدن تا بروز ایدز ممکن است بین ۶ ماه تا ده سال و یا بیشتر به درازا بکشد در این مدت گرچه فرد به ظاهر تندرست به نظر میرسد، ولی ممکن است ویروس از او به دیگران سرایت کند.
مهندسی بافت (Tissue Engineering) یکی از شاخه های گرایش بیومتریال (گرایشی از مهندسی پزشکی) میباشد که ترکیبی از علوم مربوط به سلول، مهندسی مواد و بیوشیمی است که امروزه نقش بسزایی در ارتقای پزشکی پیدا کرده است. شاید ابتدایی ترین تعریف برای مهندسی بافت توسط لانگر و واکانتی ارائه شده باشد که شامل کاربرد اصول مهندسی و زیستی برای توسعه مواد بیولوژیکی و ذخیره آنها جهت بهبود کار بافتهای زنده است. به بیان دیگر مهندسی بافت درک اصول رشد بافت و بکارگیری آن برای ایجاد نمونه هایی جهت استفاده کلینیکی و درمانی است. یکی از مهمترین کاربردهای آن در علوم اعصاب و ترمیم آسیبهای مغزی ونخاعی است. یک نمونه از ابتکاراتی که در زمینه مهندسی بافت در دانشکده مهندسی پزشکی دانشگاه صنعتی امیرکبیر انجام شده است ساخت پوست مصنوعی است .
این پوشش مرکب و جایگزین مصنوعی پوست بر پایه ی یک ترکیب جدید از آلیاژهای بیوپلیمری نخستین بار درجهان توسط سید بهرام بهرامی اولین فارغ التحصیل دکترای رشته مهندسی پزشکی (گرایش بیو متریال ) از دانشگاه صنعتی امیرکبیر ساخته شده است پوست به عنوان خارجی ترین عضو بدن در معرض انواع جراحات و صدمات پوستی قرار دارد، در بیماریهایی مانند سوختگی ، زخم بستر، زخم های جراحی و غیره در بسیاری از موارد نیاز به استفاده از جایگزین و پوست مصنوعی است. آسیب و از بین رفتن پوست، موجب تبخیر شدن آب بدن ، امکان عفونت و در پی آن آسِب های جدی وحتی مرگ می شود.
پوست مصنوعی ساخته شده با ترکیبات جدید دارای ویژگیهای منحصر به فردی از جمله دارا بودن استحکام و انعطاف پذیری مناسب مشابه با پوست طبیعی ، قابلیت تبادل , رطوبت و اکسیژن ، قابلیت جذب ترشحات سطح زخم و تبادل آنها و ایجاد یک محیط مرطوب برای انجام مراحل مختلف ترمیم ، قابلیت چسبندگی و تکثیر سلولهای پوستی بر سطح پوشش ، فعال سازی خاصیت بند آورندگی خون ، فعال سازی فعالیت سلولهایی مانند ماکروفاژها، فایبروپلاستها و ایجاد بافت همبند و سرعت بخشیدن به روند ترمیم و رشد سلولهای پوستی می شود.
مراحل تهیه پوست مصنوعی شامل مراحل مطالعه و بررسی کارهای انجام شده قبلی ، انجام کارهای آزمایشگاهی ، فرآیند کردن و تهیة جایگزین پوست ، بررسی خواص فیزیکی و مکانیکی و ساختاری ، ارزیابی نحوه رشد و تکثیر سلولهای پوستی بر سطح پوشش ، ارزیابی چسبندگی و فعال سازی پلاکت های خونی ، ارزیابی تاثیر این جایگزین پوستی در ترمیم زخم تمام ضخامت بر مدل حیوانی و انجام مطالعات هیستوپاتولوژیکی می باشد
| ||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||
امروزه با پیشرفت علم بیولوژی شاهد زایش علوم جدیدی هستیم که از این علم مشتق شده اند و در جهت ارتقا رشته پزشکی به کار گرفته میشوند مهندسی بافت بطور عام به معنی توسعه و تغییر در زمینه رشد آزمایشگاهی مولکولها و سلولها در بافت و یا عضو، برای جایگزینی یا ترمیم قسمت آسیب دیده بدن است. دانشمندان از سالها قبل قادر به کشت سلولها در خارج از بدن بودند، ولی فناوری رشد شبکههای پیچیده و سهبعدی سلولی برای جایگزینی بافت آسیب دیده اخیراً توسعه یافته است.
بر اساس تعریف برای ساخت یک بافت به شیوههای مهندسی، نیاز به طراحی یک داربست با ساختار فیزیکی مناسب با امکان چسبندگی سلولها به آن، مهاجرت سلولی، تکثیر سلولی و تمایز سلولی و در نهایت رشد و جایگزینی بافت جدید است.
تاریخچه
اولین بار در سال ۱۹۰۰ الکسی کارل درباره مهندسی بافت بحث نموده است. او به همراه لیندربرگ در انستیتو راکفلر در نیویورک با هدف نگهداری بافتهای جدید در شرایط آزمایشگاهی (برونتن) برای جایگزینی در شرایط بدن موجود زنده (درونتن) آزمایشهایی را شروع نمود. پس از آن کارهای زیادی انجام گرفت تا اینکه در سال ۱۹۸۰ پوست مصنوعی بر روی بیماری آزمایش شد. به تدریج مهندسی بافت به عنوان یک زمینه و شاخه شروع به گسترش نمود.
هدف
در دو دهه اخیر تحقیقات در علم بیولوژی منجر به چشمانداز بسیار روشنی در آیندهای نه چندان دور شده است که از درون خود زیر شاخه بیوتکنولوژی ملکولی و اخیراً Sstem cell biology را به عرصه علم معرفی کرده است. علم بیولوژی در بعد ملکولی در واقع یکی از پایههای اساسی برای تحقیقات مهندسی ژنتیک و ایجاد صفات در انواع موجودات زنده بوده است. به بیان دیگر با یافتن مرزهای حیاتی عوامل صفات و پیدا کردن الگوهای بیان این رمزها، اخیراً دانشمندان توانستهاند این رمزها را نه تنها دستکاری کنند بلکه آنها را از موجودی به موجود دیگر منتقل نموده و باعث ایجاد صفات جدیدی در هر موجود شوند. از طرف دیگر این تکنولوژی در تولید محصولات جدید صنعتی، تهیه واکسنها و مواد داروئی، درمانی بسیاری از بیماریهای لاعلاج و پیشگویی احتمال روز بسیاری از صفات در انسان و دیگر جانداران کاربرد فراوان داشته است. قابل ذکر است که به دلیل پتانسیل بالای این تکنولوژی در مراتب اقتصادی، اجتماعی و حتی سیاسی، بسیاری از مراکز تحقیقات گسترده غیرعلنی را در این زمینه پیریزی کردهاند.به موازات پیشرفتهای بیوتکنولوژی ملکولی، خوشبختانه محققین علوم سلولی نیز در چند سال اخیر و با تلفیق دانستههایملکولی تحولات بسیار امیدبخشی را در مهندسی بافت نوید دادهاند. بکارگیری فیبرو بلاست در درمان و معالجه و جراحیخای پلاستیک و حتی ایجاد پوست طبیعی در آزمایشگاه و شناخت بهتر Biomatix (ماتریکس بیولوژی) و کاربردی نمودن اینگونه تحقیقات و در نتیجه تولید محصولات مربوط به بیوتکنولوژی زخم (برای مثال تولید ژلهای با ویژگیهای مولکولی ماتریکس سلولی و بکارگیری آنها در درمان زخمها و جراحات نمونهها از تحقیقات اخیر هستند که در کشورهای توسعه یافته به انجام رسیده و در حال حاضر مواد تولیدی حاصل از اینگونه تحقیقات توسط کمپانیهای خاصی به بازار جهانی عرضه میگردند. چشمانداز اینگونه تحقیقات تولید سلولهای ترانس ژنی و یا القاء نمودن فعالیت ژن (ژنهای خاصی در فرآیند ترمیم و بازسازی و درمان زخمها است) که فوقالعاده حائز اهمیت است.
- امید به استفاده از این تکنولوژی در درمان بسیاری از نواقص اعضاء پس از معرفی شاخه جدیدی در علم بیولوژی (Stem cell research) در سالهای اخیر دو چندان شده است. به عبارت دیگر توانایی تولید سلولهای پایهای که بتوان آنها را در شرایط آزمایشگاهی نگهداری کرده و درمواقع لازم و جهت استفاده در کلینیک، بافتهای متعدد را ایجاد نمایند عاملی برای تقویت این امیدواری برای مؤسسات تحقیقاتی و کلینیکی میباشد. در این خصوص، گرچه یافتههای علمی کشورهای توسعه یافته بسیار چشمگیر بوده اما این یافتهها بقیه جوامع را از انجام تحقیقات مستقل بینیاز نمیکند و بدلیل تنوع ژنتیکی فراوان موجود در بین جوامع مختلف بشر که عامل ناسازگاریهای بافتی بین آنها خواهد بود ضروری است که محققین بومی در عین استفاده از یافتههای دیگر مؤسسات در جهت بنیانگذاری مؤسسات منطقهای برای پاسخگویی به نیازهای آینده اقدام نمایند.جهت برپایی و موفقیت پژوهشهای مدرن سلولی و مهندسی بافت در تکنولوژی ترمیم بافتهای بدن، نیاز به وجود متخصصین کشت سلولهای انسانی و حیوانی، فیزیولوژی و بافتشناسی و در مراتب پیشرفته آن جهت دستکاری سلولها به متخصصین مهندسی ژنتیک نیاز میباشد. لذا با توجه به وجود متخصصین عالی در رشتههای فوق در گروه زیستشناسی و تأکید فراوان به اهمیت این رشته در مجامع معتبر علمی جهان و همچنین ضرورت همگامی دانشگاههای معتبر کشور با علوم و فناوریهای روز دنیا، ضرورت تأسیس این پژوهشکده بسیار مبرم است.
- از طرفی تأسیس مجامع علمی معتبر در رابطه با تکنولوژی سلول و مهندسی بافت در سراسر دنیا و بخصوص در کشورهای توسعه یافته و در حال توسعه و تلاش دانشمندان و محققین به منظور کاربردی نمودن بخشهایی از این دانش و استفاده از این یافته در پزشکی، دندانپزشکی – دامپزشکی و دامپروری و ... دلائل توجیهی محکمی است که ضرورت تأسیس چنین مرکز پژوهشی در کشوری در حال توسعه مثل ایران را میطلبد.
کاربردها مهندسی بافت
تعریف مهندسی بافت طیف وسیعی از کاربردها را شامل می شود ، اما در عمل بیشترین کاربرد جهت ترمیم و جایگزینی بافت هایی چون استخوان ، غضروف، رگهای خونی ،مثانه و… است ، مزیت این بافتها بر بافتهای دیگر عملکرد آنها بر اساس خواص مکانیکی آنها می باشد .
روش کار
در مهندسی بافت ابتدا یک ماده متخلخل به عنوان ماتریکس خارج سلولی یا داربست برای رشد سلولها تهیه شده و سپس عوامل رشد بر روی آن قرار میگیرد. پس از رشد مناسب سلولها در فضای تخلخلها، داربست از محیط آزمایشگاه به درون بدن موجود زنده منتقل میشود. به تدریج رگها به داربست نفوذ میکنند تا بتوانند سلولها را تغذیه نمایند. در بافتهای نرم بدن الزاماً داربست تخریب شده و بافت جدید جایگزین آن میشود ولی در بافتهای سخت، میتوان از موادی بهره گرفت، که لزوماً تخریب پذیر نباشند.
در مهندسی بافت از بسیاری از علوم مهندسی برای نیل به این هدف استفاده میشود.بیولوژیستهای سلولی و مولکولی، مهندسین مواد پزشکی، طراحان شبیه ساز کامپیوتر، متخصصان تصویر برداری میکروسکوپی و مهندسین رباتیک و نیز بسیاری تجهیزات پیشرفته نظیر بیوراکتورها که بافتها در آنجا رشد نموده و تغذیه میشوند، همگی به نوعی در تحقیقات مهندسی بافت سهیم هستند. بافتهای مصنوعی انسانی نظیر پوست، کبد، استخوان،ماهیچه، غضروف، تاندون، رگهای خونی از جمله مواردی هستند که تاکنون بررسی شدهاند. هدف اولیه کاشتنیهای مهندسی بافت، شناسایی، ترمیم و بازسازی عیوب و نارساییهای بافتی است که برای آن اصول مهندسی و اصول بیولوژیک با هدف تولید جایگزینهای کامل بافتهای انسانی ترکیب میشوند .
روش های تهیه بافت
روشهای مختلفی برای دستیابی به یک بافت مصنوعی مورد استفاده قرار میگیرد که از آن جمله میتوان به موارد ذیل اشاره کرد:
1. طراحی و رشد بافتهای انسانی مصنوعی در خارج از بدن برای کاشت بعدی جهت جایگزینی بافتهای ناسالم. بارزترین مثال در این مورد پیوند پوست است که در درمانسوختگی زخمهای دیابتی بکار میرود.
2. کاشت محفظههای محتوی سلول که باعث ترغیب و القاء رشد و ترمیم بافت میگردند. این روش جهت تکثیر و تولید مقادیر زیاد مولکولهای مورد نیاز برای رشد سلولی نظیر عوامل رشدبکار میرود. برای این کار پلیمرهای جدیدی به صورت سه بعدی تولید شده تا چسبندگی و رشد سلولهای بافت آسیب دیده امکان پذیر شود. در این مورد میتوان به ساخت یک زمینه برای ترمیم ضایعات دندانی اشاره کرد.
3. تهیه داربستهایی از بافتهای طبیعی انسانی جهت جایگزینی بافتهای آسیب دیده داخلی. ابتدا جداسازی سلولها از بدن صورت گرفته و در ساختار ماتریکسی قرار میگیرند و در انتها درون بدن کاشته میشوند. مثالی از این روش ترمیم استخوان، تاندون و غضروفاست.
در حال حاضر جایگزینهای قابل جذب مناسبی از سوی پژوهشگران ارائه شده است و بسیاری از آنها خواصی بسیار نزدیک با بافتهای طبیعی دارند. با وجود این در مورد ترکیبی که بتوان از آن به عنوان یک بافت مصنوعی استفاده نمود همچنان بحث وجود دارد.
به عنوان مثال تحقیقات در زمینه مهندسی بافت استخوان بیشتر بر پایه روشهای دوم و سوم است. در این مورد ترمیم و جایگزینی استخوانهای کوچک، پیوند استخوان و هدایت رشد استخوان از موفقیت نسبی برخوردار است، هر چند محققان اعتقاد دارند که سلولهای بنیادی و سلولهای استئوبلاست با وجود داربست تخریب پذیر به همراه فاکتورهای رشد، میتوانند در این راه به آنها کمک کنند. پیوند سلولی اتوژنیک (شکل ژنی مشابه)، از بسیاری از مشکلات نظیر پس زدن عضو بیگانه جلوگیری میکند. سلولهای جداسازی شده تزریق شده به بدن، به تنهایی قادر به شکل دادن بافت نیستند. این سلولها نیاز به یک محیط مناسب دارند که در آن ماده حمایت کننده مشابه یک زمینه برای کشت سلولی در شرایط داخل شیشه (in vitro) عمل میکند.
مهندسی بافت وپوست مصنوعی
پوست مصنوعی ساخته شده با ترکیبات جدید دارای ویژگیهای منحصر به فردی از جمله دارا بودن استحکام و انعطاف پذیری مناسب مشابه با پوست طبیعی ، قابلیت تبادل , رطوبت و اکسیژن ، قابلیت جذب ترشحات سطح زخم و تبادل آنها و ایجاد یک محیط مرطوب برای انجام مراحل مختلف ترمیم ، قابلیت چسبندگی و تکثیر سلولهای پوستی بر سطح پوشش ، فعال سازی خاصیت بند آورندگی خون ، فعال سازی فعالیت سلولهایی مانند ماکروفاژها، فایبروپلاستها و ایجاد بافت همبند و سرعت بخشیدن به روند ترمیم و رشد سلولهای پوستی می شود.
مراحل تهیه پوست مصنوعی شامل مراحل مطالعه و بررسی کارهای انجام شده قبلی ، انجام کارهای آزمایشگاهی ، فرآیند کردن و تهیة جایگزین پوست ، بررسی خواص فیزیکی و مکانیکی و ساختاری ، ارزیابی نحوه رشد و تکثیر سلولهای پوستی بر سطح پوشش ، ارزیابی چسبندگی و فعال سازی پلاکت های خونی ، ارزیابی تاثیر این جایگزین پوستی در ترمیم زخم تمام ضخامت بر مدل حیوانی و انجام مطالعات هیستوپاتولوژیکی می باشد
سلول بنیادی
سلول بنیادی چیست ؟
سلولهای بنیادی سلولهای اولیه غیر تمایز یافته ای هستند که توانایی تمایز و تقسیم به انواع دیگر سلولها را دارا می باشند ، این سلول ها به دلایل کارایی در ترمیم سلولی و همچنین تمایز به انواع سلول های دیگر کاربرد وسیعی در مهندسی بافت دارند .
دسته بندی سلول های بنیادی :
سلولهای بنیادی را می توان بر اساس دو دیدگاه تقسیم بندی کرد : قابلیتها و منابع
از نظر گاه قابلیت ها این ها به ۴ دسته توتی پوتنت( سلول های بنیادی هستند که از طریق اتصال و نفوذ اسپرم به تخمک و سپس شروع تقسیمات سلولی به وجود می آیند ) پلوریپوتنت( سلولهای بنیادینی هستند که از توتیپوتنت مشتق می شوند و می توانند به هر نوع سلولی به جز توتیپوتنت تبدیل شوند ) مولتی پوتنت ( سلولهایی بنیادینی هستند که تنها می توانند سلولهای یک خانواده یا خانواده های مشابه را تولید کنند ) و یونی پوتنت ( سلولهایی هستند که فقط یک نوع سلول می توانند بسازند. این سلولها قابلیت آن را دارند که خود را باز سازی کنند و همین ویژگی آنها را از سلولهای غیر بنیادین متمایز ساخته است ) و از نظر گاه منابع تامینی نیز به چهار دسته سلول های بنیادی بالغ (سلولهای تمایز نیافته ای هستند که می توان آنها را در میان سلولهای تمایز یافته یک بافت خاص پیدا کرد که معمولا از نوع مولتی پوتنت سل هستند ) ، جنینی (سلولهای کشت شده ای هستند که از توده داخل سلولی تمایز نیافته در دوران اولیه جنین انسان بر داشت شده اند که آنها را بلاستوسیت می نامند) ، سرطانی ( سلولهایی هستند که از سلولهای سرطانی و تومورها استحصال می شوند) و بستر رگی (سلولهایی هستند که از خون بند ناف استخراج می گردند) تقسیم بندی می گردند .
علوم مرتبط
در مهندسی بافت از بسیاری از علوم مهندسی برای نیل به این هدف استفاده میشود ، بیولوژیستهای سلولی و مولکولی، مهندسین مواد پزشکی، طراحان شبیه ساز کامپیوتر، متخصصان تصویر برداری میکروسکوپی و مهندسین رباتیک و نیز بسیاری تجهیزات پیشرفته نظیر بیو راکتورها که بافتها در آنجا رشد نموده و تغذیه میشوند، همگی به نوعی در تحقیقات مهندسی بافت سهیم هستند.
جمع بندی نهایی
مهندسی بافت دانشی است که با بهره گیری از سلول های بنیادین در جهت ترمیم ساختارهای سلولی عمل میکند ، این دانش با پیشرفت علم بیولوژی میتواند در جهت خدمت به رفع بیماریهای مختلفی از جمله فلج نخاعی ، سرطانهای مختلف بدن و ….. حرکت کند و کاربرد بالای این دانش در حرفه پزشکی میتواند در آینده پزشکی دنیا تحولات بزرگی را رقم بزند همچنین سلول های بنیادین میتوانند در تحقق این رویا ها نقش بسزایی داشته باشند .
پژوهشگران دانشگاه صنعتی مالک اشتر و تربیت مدرس با استفاده از تثبیت باکتری فلاوباکتریوم به عملکرد معنیداری از بیومولکولها در برابر میدانهای مغناطیسی دست یافتند.
روش جديد کشت و بازسازي غضروف به تاييد دانشگاه آکسفورد در انگلستان نيز رسيده و مقالات زيادي پيرامون آن در مجلات علمي معتبر دنيا به چاپ رسيده و يا در زير چاپ است. خبرنگار گروه دانش و فناوري براي اطلاع بيشتر از روند به ثمر رسيدن اين طرح با وي گفتگويي داشته است.
دکتر کرباسي پيرامون چگونگي و علت طرح چنين ايدهاي ميگويد از آنجايي که ما شمار زيادي از افراد مبتلا به آرتروز مفصلي يا آسيبهاي غضروفي در ديسکهاي بينمهرهاي و امثال آن را در سطح دنيا داريم که آمار آنها در کشورهاي در حال توسعه و جهان سوم بيشتر و شايد در مقايسه با بيماريهاي ديگر ميتوان گفت افراد درگير با اين بيماري زيادترند و با توجه به پيچيدگيهايي که بافت غضروف در ترميم و بازسازي خود دارد، اين ايده در ذهن ما خطور کرد که اين مسئله را به صورت عملي و کلينيکال پيگيري کنيم تا بتوانيم کاري را در زمينه بازسازي غضروف انجام دهيم.
عضو هيئت علمي دانشگاه علوم پزشکي اصفهان با اشاره به سابقه اين گونه تحقيقات و کارها در سطح دنيا ميگويد آنچه در دنيا معمولا" انجام ميشود عبارتند از: روشهايي مثل کاشت سلولي، جداسازي بافت از محل سالم و کاشت آن در محل آسيبديده ويا استفاده از پروتزهاي فلزي( در مواردي که آسيبهاي مفصلي خيلي شديد باشد) و نهايتا" اگر هيچ کدام از اين روشهاي درماني پاسخگو نباشد جداسازي يک قسمت از سطح مفصلي است تا نيروهاي وارده در آن محل را کاهش دهد.
دکتر کرباسي که موفق به ارائه روش نويني در کشت سلولهاي غضروف در خارج از بدن شده نقصهاي روشهاي فوق را برشمرده و ميافزايد: اين روشها، روشهاي قطعي و اساسي براي درمان و بازسازي غضروف نيستند و همگي به نوعي روشهاي موضعي هستند. وي ميگويد: در حال حاضر روشهاي نويني که توجه همگان و متخصصان امر را به خود معطوف کرده روشهاي مهندسي بافت يعني همان کاري که ما انجام داديم ميباشد. در اين روش هدف اين است که ما از يک ماده «زيست تخريبپذير» که خصوصيات مشابه بافت موردنظر را داشته باشد استفاده کنيم، به عنوان مثال بافت غضروف و سلولهاي بافت موردنظر و آسيبديده را جداسازي کنيم و بر روي اين ماده زيست تخريبپذير در خارج از بدن کشت دهيم. خصوصيت مواد زيست تخريبپذير اين است که بعداز کاشت آنها در داخل بدن به مرور و همزمان با تشکيل بافت جديد تخريب ميشوند و مهم اين است که محصولات تخريبي آنها هيچگونه اثر سمي و سوئي در داخل بدن ندارد، که البته تهيه اين ماده مرحله بسيار مهمي از ترميم و بازسازي غضروف است و کار بسيار پيچيده و مشکلي ميباشد. به هر حال با استفاده از سلول و يک ماده زيست تخريبپذير، بافت را در خارج از بدن در شرايط شبيهسازيشده بازسازي ميکنيم و پس از تشکيل اوليه بافت، آن را در محل آسيب مفصلي قرار ميدهيم تا بازسازي به صورت کامل انجام شود و در ضمن همزمان ماده زيستتخريبپذير از بين برود. خصوصيت اين روش اين است که بافت آسيبديده به طور کامل درمان ميشود يعني برخلاف روشهاي معمولي و مرسوم اين روش شيوهء کاملي است.
کرباسي ميگويد: ما از دو ماده به عنوان مواد زيست تخريبپذير استفاده کرديم، يکي از آنها را که حالت تجاري دارد به طور مستقل خريداري کرده و تغييراتي در خصوصيات ساختاري آن ايجاد کرديم و ديگري را خود سنتز کرده و ساختيم که آلژنيات نام دارد. سپس سلولهاي غضروفي را که به کندروسيت معروف هستند از بافت مفصلي حيوان جداسازي کرديم و بر روي سطح اين دو ماده به طور جداگانه و در شرايط آزمايشگاهي خارج از بدن کشت داديم. نکته اساسي و مهم کار در انجام عمل شبيهسازي است ما براي شبيهسازي سعي کرديم تمام پارامترهاي فيزيولوژيکي که بافت غضروفي در داخل بدن دارد را در خارج از بدن پياده کنيم يعني با کنترل PH، فشار هيدرواستاتيک، ميزان درصد اکسيژن در اطراف سلولها و ميزان قابليت نفوذ يوني در اطراف سلولها به طور همزمان کاري کرديم که متابوليسم، رشد و تکثير سلولهاي کندروسيت(غضروفي) افزايش يابد و سپس بافت موردنظر را به بدن حيوان منتقل کرديم و نتايج خوبي از ترميم بافت غضروفي گرفتيم. کار ما در مقايسه با کارهايي ازاين قبيل که در سطح دنيا انجام ميشود اين ويژگي برجسته را داشت که ما توانستيم تا حدود 2تا3 برابر سرعت تشکيل بافت را افزايش دهيم. همانطور که اشاره شد اين آزمايشات در مرحله آزمايشات حيواني است، بنابراين نياز به طي يک سري مراحل براي آزمايش روي انسان است که در اين مراحل بايد سلول از انسان جداسازي و پس از طي شرايط مشابه به بدن انسان انتقال يابد.
کشورهايي که روي مهندسي بافت غضروف مفصلي کار کردهاند مثل آمريکا، سوئيس و انگليس فعاليتهاي چشمگيري را در اين زمينه انجام دادهاند.
دکتر کرباسي با اظهار اين مطلب ميافزايد: با توجه به اين که بخشي از مراحل آزمايشگاهي و تحقيقاتي ما در دانشگاه آکسفورد انگلستان انجام گرفت نهايتا" نتايجي که از کار به دست آمد عملا" به تاييد آن دانشگاه که يکي از مهمترين مراکز علمي و تخصصي در زمينه غضروف و ديسکهاي بين مهرهاي در سطح دنياست رسيد. با اين حال بايد بر روي انسان نيز آزمايش شود و اگر اين مراحل با خوبي و موفقيت روي انسانهاي داوطلب انجام شود که حدود يکي دو سال آزمايشات آن به طول خواهد انجاميد، ما خواهيم توانست انشاءالله مشکل کساني که آرتروز مفصلي يا دردهاي سنگين در ديسکهاي بين مهرهاي يا مفاصل ديگر دارند را برطرف کنيم.
استاد دانشگاه اصفهان ميگويد شروع کار ما تقريبا" از سال 1381 بود ولي من از دوره کارشناسي ارشد يعني حدود سال 1379 روي غضروف کار ميکردم ولي قسمت اعظم آن همانطور که گفته شد در دوره دکترايم انجام گرفت که در برگيرنده رساله دکتراي من هم ميباشد.
دکتر کرباسي در توضيح علت انجام بخشي از تحقيقات در آکسفورد ميگويد: از آنجايي که موضوع پژوهش ما موضوع به روزي بود که البته در اين مرکز پژوهشهايي در مورد غضروف انجام ميشد ما هم براي شبيهسازي محيط بدن در آزمايشگاه نياز به کنترل فشار هيدروستاتيک و پارامترهاي ديگر داشتيم و اين کنترلها نياز به تجهيزاتي داشت و طي مبادلات اطلاعاتي که با اين مرکز داشتيم با آگاهي از ايده ما اعلام کردند ميتوانند از آن حمايت کنند و اجازه بدهند مراحلي از کار را در آنجا انجام دهيم.
ما هم که نياز به دستگاهي براي اعمال فشار هيدروستاتيک داشتيم که هزينه خريد آن حدود چند ميليون دلار بود و براي دانشگاه تهيه آن مقدور نبود با صلاحديد مقامات دانشگاه به آکسفورد رفتيم و حدود 9 ماه در آنجا مشغول انجام تحقيقات بوديم که البته هزينه اين سفر و مراحل تحقيقاتي آن توسط دانشگاه آکسفورد پرداخت شد. کرباسي ميافزايد: جالب توجه همين است که آنها بدون هيچ چشمداشتي با ما همکاري ميکردند و در قبال آن چيزي از ما نخواستند هر چند ما اخلاق علمي را ناديده نگرفته و در مقالاتي که نوشتيم اسمي نيز از اين دانشگاه در آنها درج نموديم به هر حال هم هزينه اين بخش از تحقيقات توسط آنها پرداخت شد و هم اينکه تاييد نتيجه تحقيقات ما به آن اعتبار بينالمللي هم بخشيد.
البته آنها عنوان کردند که ما خيلي خوشحال ميشويم که شما براي ادامه کار به اينجا بياييد و تحقيقاتتان را ادامه بدهيد ولي من با توجه به اين که عضو هيئت علمي دانشگاه اصفهان هستم وهمينطور تعهدي که به مردم دارم ترجيح ميدهم در ايران باشم و درهمين جا کار کنم. البته معتقد نيستم که نبايد تبادلات علمي و دانشگاهي و سفرهاي اينچنيني انجام شود اتفاقا" براي به اصطلاح آپتوديت(به روز) شدن اطلاعات نياز به اينگونه تبادلات و فرصتهاي مطالعاتي هست.
دکتر کرباسي که از حمايتهاي اساتيد راهنمايش مثل پرفسور ميرزاده و خانم دکتر اورنگ بسيار خشنود است ميافزايد بزرگترين مشکلي که نه براي کار پژوهشي من بلکه براي تمام کارهاي پژوهشي و تحقيقاتي در سطح ايران وجود دارد نبود امکانات و تجهيزات و مواد لازم و آزمايشگاهي و بودجهها و سرمايهگذاريهاي عملي است.
وي ميگويد اين تحقيقات حدود30ميليون تومان هزينه داشته که تقريبا" يک سوم آن توسط دانشگاه آکسفورد پرداخت شد و بقيهاش نيز با کمکهاي دانشگاه و مراکز ديگر به انجام رسيد ولي همانطور که گفته شد بخش آزمايشهاي انساني قسمت مشکل آن است چرا که پيدا کردن انسانهاي داوطلب، وقتي که براي اين مسائل گذاشته ميشود و هزينهاي که بايد به اين انسانها پرداخت شود و همچنين طي مراحلي که ذکر شد احتمالا" نياز به سرمايه بيشتر و هزينه بالاتري خواهد داشت. انشاءالله اگر بتوانيم بودجه مکفي براي اين کار تهيه کنيم و آزمايشات را سريعا" بر روي انسان انجام دهيم تا 2 سال ديگر خواهيم توانست به صورت کاربردي و عملي از آن استفاده کنيم.
بزرگترين مشکل بر سر کارهاي پژوهشي و تحقيقاتي نبود امکانات و تجهيزات و بودجهها و سرمايهگذاري عملي است
علاوه بر اين که دانشگاه آکسفورد بخشي از هزينه تحقيقات را که در انگلستان انجام شد قبول کرد تاييد آن مرکز دانشگاهي به شيوه نوين ابداعي ما اعتبار بخشيد
مهمترين بخش تحقيقات ما آزمايش بر روي انسان است که احتمالا" هزينهاي بيش از اجراي آن بر روي حيوان خواهد داشت
به گزارش شبکه نیوز، در شیوه منحصر به فرد این پژوهشگر سنگسری که شامل مطالعه بر روی بال پروانه با موضوع ویژگیهای ابرآب گریزی و آنتی باکتریال است در مراحل شکل دهی مواد برای به وجود آوردن عضو، از داربست ۳ بعدی و سپس از سلول های بنیادی بیمار برای این منظور استفاده کرده است.
پروفسور اسکندر سیف علیان استاد نانوتکنولوژی و طب احیاکننده و سرپرست بخش نانوتکنولوزی دانشگاه UCL انگلستان بر پایه جراحی هاست که ابداع کننده روشی بر اساس دو گروه از مواد برپایه نانوتکنولوژی می باشد که توانسته با مطالعه بر روی خصوصیات حشراتی نظیر پروانه در مقیاس نانو در زمینه تکوین مواد ، شبیه سازی انجام دهد.
به گزارش مشرق به نقل از فارس، دنیای خلاقیت در سلامتی و بیماری ما را تنها نمیگذارد. ایده های جدید در عرصه پزشکی روز به روز زندگی ما را به سمت سلامت بیشتر پیش میبرد و علاوه بر درمان بیماریهای پیچیده به زخمهای کوچک هم فکر میکند.
چشب زخمهای معمولی چیز آشنایی برای همه هستند و شاید در کیف پول خود چند عدد از آن را همیشه همراه داشته باشیم. اگر چه طراحی و استفاده از این چسب زخمها ساده است اما در بسیاری از جاهای بدن استفاده از آن درد سر ساز است .
یک ایده جدید استفاده از این چسب زخمها را راحت تر و کاربردیتر میکند. در طرح این ایده از قسمتهای قابل جدا شدن در چسب زخم استفاده شده که میتوان پس از قرار دادن آن روی زخم ، قسمتی از آن را کند تا اگر چسب روی قسمتی از انحنای اعضای بدن قرار دارد یا در جایی است که تحرک باعث چروکیدگی و بلند شدن آن از پوست میشود، جلو گیری کرد.
مغز مصنوعی در ابعادی کوچکتر از یک دانه برنج، قلب در اندازه یک کارت حافظه کوچک و سایر ریزتراشه های اندامی، پروژه ای است که میتواند آزمایش نسل جدید داروها در محیطی کاملا مشابه بدن انسان را فراهم کند.
محققان دانشگاه زوریخ با همکاری یک دانشمند ایرانی برای اولین بار موفق به تعیین بار نانوذرات به طور مستقیم شدند.
به گزارش سرویس علمی خبرگزاری دانشجویان ایران(ایسنا)، نصیرالدین مجرد، محقق آزمایشگاه شیمی فیزیک دانشگاه زوریخ با همکاری پروفسور مدهاوی کریشنان موفق به ابداع شیوه جدیدی برای اندازهگیری ذرات و همچنین بار الکتریکی آنها برای اولین بار در جهان شدند.
دانشمندان نوعی کپسول کوچک برای درمان بیماریها تولید کردهاند که حاوی دارو نیست، بلکه حاوی DNA و ماشینآلات زیستی دیگر برای تولید دارو هستند.
به گزارش سرویس فناوری ایسنا، این محققان کپسولهای جدیدی در مقیاس نانو و میکرو طراحی کردهاند که حاوی راهنماییهای کدشده ژنتیکی و خطوط تولید برای سنتز پروتئینها هستند؛ این خطوط تولید را میتوان با استفاده از یک سیگنال خارجی فعال کرد.
«دانیل اندرسون» و همکارانش توضیح میدهند که ساخت یک واحد تولیدی نانومقیاس برای داروهای پروتئینی درون بدن انسان راهکار جدیدی است که میتواند درمان بیماریها را دگرگون کند. این واحدهای تولیدی را میتوان بهنگام نیاز روشن کرده و توسط آنها داروهایی تولید کرد که به صورت خوراکی قابل مصرف نبوده و یا سمی بوده و میتوانند برای بخشهای دیگر بدن مضر باشند.
تاريخچه :
در سال 1932 مشاهدات ثبت شده درباره پديده حافظه داري شكلي توسط Change و Read انجام شد. آنها وارون پذيري حافظه شكلي را در AuCd از طريق مطالعات فلز شناسي و تغييرات مقاومت آلياژ ، بررسي كردند.در سال 1956 مشاهدات و نتايج تحقيقات مربوط به تز دكتراي Horbojen در موضوع اثر حافظه دار در آلياژCu-Zn منتشر شد. . در سال 1962 Buhler و همكارانش ،به بررسي پديده حافظه داري شكلي در آلياژ تيتانيم و نيكل كه داراي اتمهاي برابر مي باشند پرداختند. در اين هنگام تحقيق درباره متالورژي و كاربردهاي عملي اوليه آن به طور جدي آغاز شد. در سال 1967 در كنفرانس Nol ،Buhler و همكارانش تحقيقات گسترده خود را بر روي Nitionol و كاربردهاي تجاري فراوان در صنايع ارائه دادند . از جمله كاربردهاي مطرح شده ساخت كوپلينگ توسط شركت Raychem براي اتصال لوله هاي هيدروليكي مي باشد. كه در صنايع هوايي و نيروي دريايي ايالات متحده و همچنين در حوزه هاي نفتي درياي شمال مورد استفاده قرار گرفت. در سال 1980 ميلادي Micheal و Hawt با انتشار مقاله اي از نتايج تحقيقات خودشان بر روي برنج آنرا به عنوان ماده جديد حافظه دار معرفي كردند.
| ||
پژوهشگران دانشگاه تربیت مدرس با مطالعاتی که بر روی الیاف پلیاتیلن آنتیباکتریال حاوی نانوذرات نقره داشتند، موفق به سنتز این الیاف تحت فرایند اولتراسونیک به روش غوطهوری شدند که محصول به دست آمده از این فرایند از نظر اقتصادی مقرون به صرفه بوده و از دوام و کیفیت بالایی نیز برخوردار است.
کشیدن و شل کردن پوست موجود روی طبل میتواند صدای آن را تحت تاثیر قرار دهد، همین ویژگی در گرافن هم وجود دارد، بنحوی که کشیدن آن موجب تغییر خواص الکتریکی گرافن میشود.سلولهای بنیادی مزانشیمی مغز استخوان انسان (hBMSCs) دارای استعداد زیادی جهت کاربرد در مهندسی بافت از جمله مهندسی بافت کبد میباشند؛ زیرا این سلولها به راحتی از مغز استخوان بیمار قابل جداسازی بوده و پس از تکثیر و تمایز در محیط آزمایشگاهی به صورت اتولوگ به بیمار قابل پیوند هستند.
به گزارش ایسنا،نگهداری فعال سلولهای تمایزی بر روی داربست مناسب تا زمان پیوند یکی از چالشهای مهم است.
در یک پژوهش که با عنوان « بررسی بیان ژنهای اختصاصی کبد تمایز یافته از سلولهای بنیادی مزانشیمی مغز استخوان انسان در حضور ژل پلاکتی بر روی داربست پلی کاپرولاکتون» توسط یکی از دانشآموختگان مقطع دکتری رشته بیوشیمی بالینی دانشگاه تربیت مدرس انجام شد، امکان تکثیر و تمایز سلولهای بنیادی مزانشیمی به سمت هپاتوسیتها بر روی یک داربست سه بعدی دارای ساختار نانو متشکل از پلی کابرولاکتون، کلاژن و پلی اترسولفون با ارزیابی بیان فاکتورهای اختصاصی کبد در سطح پروتئین و mRNA مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین اثر جایگزینی سرم جنین گاوی که با خطر انتقال انواع پاتوژنهای شناخته شده و ناشناخته همراه است با سوپرناتانت ژل پلاکتی در تکثیر و تمایز سلولهای بنیادی به سلولهای هپاتوسیت ارزیابی شده است.
پس از جداسازی سلولهای بنیادی مزانشیمی از مغز استخوان انسان، ویژگی و ماهیت آنها با بررسی بیان مارکرهای اختصاصی MSCs با روش فلوسایتومتری و ارزیابی پتانسیل تمایزی آنها به سلولهای استخوانی و چربی تایید شد؛ سپس سلولهای بنیادی مزانشیمی مغز استخوان انسان (hBMSCs) بر روی داربست با ساختار نانو منتقل شد.
تصاویر به دست آمده از داربست نشان داد که سلولها به خوبی به سطوح داربست متصل شدهاند، سپس این سلولها در محیط کشت تمایز کبدی حاوی فاکتور رشد هپاتوسیت، دگزامتازون و انکواستاتین M کشت داده شدند. نتایج حاصل مدارکی دال بر ایجاد سلولهای شبه هپاتوسیت فعال بر روی داربست را ارائه داد.
در مرحله دوم پس از تهیه سوپرناتانت ژل پلاکتی (PGS)، رشد سلولهای hBMSCs در حضور غلظتهای مختلف PGSدر رشد سلول موثرتر از FBS میباشد. میزان تکثیر سلولها در حضور PGS سه برابر بیشتر از سلولهای کشت داده شده در FBS بود.
سلولهای hBMSCs کشت داده شده در PGS، خصوصیات ایمونوفنوتیپینگ و پتانسیل تمایزی به سلولهای استخوانی را حفظ کردند.
بررسی تمایز سلولهای تمایز داده شده بر روی داربست درمحیط تمایز کبدی حاوی PGS نشان داد که سلولها نه تنها ژنهای اختصاصی کبد را بیان میکنند، درصد سلولهای بیان کننده پروتئین آلبومین، سطح آلبومین و اوره مترشحه در سلولهای تمایزیافته در محیط تمایزی حاوی PGSاز لحاظ آماری بالاتر از سلولهای تمایز داده شده در محیط تمایزی حاوی FBS بود؛
بنابراین با توجه به نقش حمایتی PGS در تکثیر و تمایز سلولهای بنیادی مزانشیمی به سلولهای شبه هپاتوسیت احتمالا PGS میتواند به عنوان جایگزین FBS طی تکثیر و تمایز سلولهای hBMSCs به کار رود.
فناوری مرد شش میلیوندلاری (که بخشی از فلز و بخشی از بافتهای انسانی بود) دیگر تنها در اختیار هالیوود نخواهد بود.
در حالی که مرد شش میلیوندلاری از فلزات ساخته شده بود تا توانمندیهای بیشتری را داشته باشد، گروهی از محققان دانشگاههای مختلف به سرپرستی دانشگاه مونترال، فرایندی را برای تولید سطوح فلزی جدید ابداع كردند که منجر به ساخت ایمپلانتهای پزشکی میشود.
این نسل جدید از ایمپلانتها منجر به تسریع روند بهبود میشود و به بدن انسان این امکان را میدهند که پروتزهای فلزی را راحتتر قبول کند.
بر اساس جدیدترین تحقیقات منتشرشده در Nano Letters با عنوان"Nanoscale Oxidative Patterning of Metallic Surfaces to Modulate Cell Activity and Fate" ، دانشمندان از فناورینانو برای تغییر فلزات استفاده كردهاند؛ به نحوی که بتواند در رشد سلولها و نمو بدن انسان تأثیرگذار باشد.
یک از جنبههای مهم این کشف این است که سطوح فلزی فوق میتواند مستقیماً سلول را تحریک کند كه این امر منجر به كاهش نیاز به مصرف دارو شده، از اثرات جانبی داروها نیز میکاهد.
آنتونی نانسی استاد دانشکده دندانپزشکی دانشگاه مونترال میگوید: «ما به کمک تغییرات شیمیایی، توانستیم فلزاتی را بسازیم که سطوحی هوشمند دارند و برهمکنشهای مثبتی بر سلولها داشته، به کنترل پاسخهای زیستی کمک میکنند.»
این کشف میتواند بهعنوان واحد سازندهای برای تولید ایمپلانتهای جدید فلزی محسوب شود که در ساخت انواع پروتزهای ارتوپدی، دندان پزشکی و پروتزهای قلبی تأثیرات بسیار مثبتی را خواهند داشت.
به کمک etching میتوان سطوحی با نانوحفره ایجاد نمود، دکتر Nanci و همکارانش از ترکیبات شیمیایی برای تغییر سطوح فلزات مرسوم در پزشکی مانند تیتان استفاده کردند.
اگر این فلزات را در معرض مخلوطی با نسبت مشخصی از اسیدها و اکسیدانتها قرار دهند، سطوح فلزی حالتی اسفنجی و متخلخل در مقیاس نانو پیدا خواهند کرد.
وی میگوید: «تحقیقات ما ثابت کرد که برخی از سلولها به این سطوح ناصاف در مقایسه با سطح صاف فلزات، بهتر میچسبند.»
این سطوح فلزی متخلخلشده با نانوحفرات، در مقایسه با سطوح فلزی صاف مرسوم، افزایش رشد سلولهای استخوانی، کاهش رشد سلولهای ناخواسته و تحریک سلولهای بنیادی را نشان دادهاند و بیان ژنهای لازم برای چسبندگی سلولی و رشد سلولها در تماس با سطوح فوق، افزایش یافت.
انواع مختلفی از etchant اثرات مختلفی مانند رشد کنترلنشدهی سلولها در یک ایمپلانت نامطلوب دارند؛ برای مثال هنگام استفاده از استنتهای قلبی، نکتهی بسیار مهم این است که رشد سلولها باید محدود شود تا مانع از جریان خون نشوند، همچنین در برخی از موارد ممكن است سلولها کپسولهای ناخواستهای را در اطراف ایمپلانتهای دندانی تشکسل دهند که موجب افتادن آنها خواهد شد.
این محققان نشان دادند که تیمار ایمپلانتها با استفاده از محلولهای etchent مختلف، موجب کاهش رشد سلولهای ناخواسته خواهد شد.
دکتر نانسی میگوید: «با تغییراتی در ترکیب مخلوطهای فوق، میتوان نانوطرحهای متنوعی را در سطح فلز ایجاد نمود كه در نتیجه پاسخهای سلولی قابل کنترل خواهند شد.»
وی میافزاید: «تحقیقات ما مثل شکستن شیشه است. ما یک نمونهی ساده را استفاده کردیم و هنوز تیمارهای شیمیایی بسیاری برای تغییر فلزات مرسوم در ساخت ایمپلانت ها در حال انجام است.»
کشف جدید میتواند کلیدی برای توسعهی مواد هوشمندی باشد که نهتنها بهسادگی بهوسیلهی بدن انسان پذیرفته میشود؛ بلکه میتوان بهطور فعال به محیط زیست اطرافشان نیز پاسخ مناسب بدهند.
دوستان عزیز این مجموعه که براتون قرار دادم کتاب فرایند های مهندسی سطح هستش که امید وارم خوشتون بیاد......
تاريخچه :
در سال 1932 مشاهدات ثبت شده درباره پديده حافظه داري شكلي توسط Change و Read انجام شد. آنها وارون پذيري حافظه شكلي را در AuCd از طريق مطالعات فلز شناسي و تغييرات مقاومت آلياژ ، بررسي كردند
در سال 1956 مشاهدات و نتايج تحقيقات مربوط به تز دكتراي Horbojen در موضوع اثر حافظه دار در آلياژCu-Zn منتشر شد. . در سال 1962 Buhler و همكارانش ،به بررسي پديده حافظه داري شكلي در آلياژ تيتانيم و نيكل كه داراي اتمهاي برابر مي باشند پرداختند. در اين هنگام تحقيق درباره متالورژي و كاربردهاي عملي اوليه آن به طور جدي آغاز شد.
در سال 1967 در كنفرانس Nol ،Buhler و همكارانش تحقيقات گسترده خود را بر روي Nitionol و كاربردهاي تجاري فراوان در صنايع ارائه دادند . از جمله كاربردهاي مطرح شده ساخت كوپلينگ توسط شركت Raychem براي اتصال لوله هاي هيدروليكي مي باشد. كه در صنايع هوايي و نيروي دريايي ايالات متحده و همچنين در حوزه هاي نفتي درياي شمال مورد استفاده قرار گرفت.
در سال 1980 ميلادي Micheal و Hawt با انتشار مقاله اي از نتايج تحقيقات خودشان بر روي برنج آنرا به عنوان ماده جديد حافظه دار معرفي كردند.
مقدمه :
در پديده حافظه داري، نمونه در حالت كاملاً مارتنزيتي به مقدار معيني تغيير فرم داده مي شود سپس با گرم كردن نمونه و برگشت آن به حالت آستيني، شكل نمونه نيز به حالت اول خود بر گردد .
شكل (1) سيكل حرارتي مكانيكي توصيف كننده پديده حافظه داري شكلي
شكل(1) چگونگي پديده حافظه داري شكل را با تبديل دو فاز آستنيت و مارتنزيت به يكديگر نشان مي دهد.
بررسي بر روي تغيير حالت متالورژيكي نمونه جامد ، تغيير آرايش اتم ها بدون هيچگونه تغييري در تركيب شيميايي فاز زمينه را نشان مي دهد. اين تغيير آرايش منجر به ايجاد ساختار كريستالي فاز جديد و پايدار مي شود. پيشرفت تغيير حالت بدون نياز به حركت و جابجايي اتمها به صورت مجزا ، را مي توان مستقل از زمان دانست و به همين دليل مي توان وابستگي دما را به عنوان تنها عامل پيشرفت اين تغيير نشان داد.
1- تغيير حالت هاي مارتنزيتي و پديده حافظه دار شدن:
تغيير حالت متالورژيكي جامدات از دو طريقه زير امكان پذير است .
1) حركت و جابجايي اتم ها وابسته به درجه حرارت و زمان با تغيير در تركيب شيميايي فاز جديد نسبت به زمينه قبلي.
2) تغيير آرايش اتمي به صورت هماهنگ وابسته به دما و بدون وابستگي به زمان و هيچگونه تغييري در تركيب شيميايي فاز جديد نسبت به زمينه قبلي .
تغيير حالت هاي مارتنزيتي به طريقه دوم مرتبط است و داراي مشخصات زير است:
1) تغيير مكان به صورت شبه برشي مي باشد و در آن اتم ها به صورت هماهنگ و گروهي جابجا مي شود.
2) ديفوزيون اتمي در آن اتفاق نمي افتد.
رفتار حافظه دار شدن كاملاً به مشخصه اول مرتبط بوده و نظم اتم هاي آلياژ نبايد به هم بخورد.
2- كريستالوگرافي مارتنزيتي:
تغيير حالت تبديل آستنيت به مارتنزيت از لحاظ كريستالوگرافي در سه مرحله قابل بررسي است .
1- تغيير فرم شبكه اي
2- برش ناهمگن
3- دوران شبكه اي
فرآيند تبديل آستنيت به مارتنزيت در مرحله تغيير فرم شبكه اي در شكل 2 نشان داده شده است . در اين مرحله اتم ها با جابه جايي جزئي و هماهنگ، پيشروي فصل مشترك از هر لايه اتمي را موجب مي شوند.
بايد توجه داشت پديده حافظه داري بدون تغيير حجم و تغيير شكل امكان پذير بوده و برش ناهمگن توجيه كننده اين مطالب مي باشد.
برش ناهمگن در مارتنزيت به دو طريق امكان پذير است :
1) مكانيزيم لغزش يافتن صفحات اتمي
2) مكانيزيم تشكيل دوقلويي ها
تصاوير نشان داده شده چگونگي انطباق فاز مارتنزيت بر فاز آستنيت را در هنگام جابجايي جزيي و گروهي اتمها با حفظ شبكه كريستالي نشان مي دهد.
بايد توجه داشت كه لغزش صفحات اتمي به علت شكسته شدن باند هاي اتمي بعنوان مكانيزيم تغيير فرم پلاستيك دائم محسوب مي شود، در صورتي كه در مكانيزيم دو قلويي به علت انرژي پايين مرز دوقلويي و برخورداري از تحرك و لغزندگي نسبي تغيير فرم غير دائم است. در آلياژهاي حافظه دار ، كرنش هاي ناشي از تغيير حالت در اثر تشكيل يك جفت از دوقلويي هاي دو طرف مرز ذخيره سازي مي شوند و براي برگشت پذيري از آن استفاده مي شود.
شكل 4) مرز دوقلويي را نمايش مي دهد و هر يك از دوقلويي هاي دو طرف مرز دوقلويي يك وا ريانت را شامل مي شود. در صورت وارد كردن تنش برشي به مرز دو قلويي باعث حركت يكي از واريانت ها شده و واريانت ديگري حذف مي شود.(شكل 4 ،B) اين روند مي تواند تا تبديل تمامي واريانت به يك واريانت واحد ادامه يابد(شكل 4، C) .
بررسي پديده حافظه داري در تك كريستال آستنيت در شكل 5 نمايش داده شده است.
مرحله اول همانطور كه از شكل پيداست بعد از سرد كردن كريستال در زير دماي Mf واريانت هاي A و B و C و D تشكيل مي شوند مرحله دوم با وارد كردن تنش به كريستال ، واريانتها شروع به حركت و حذف شدن مي كنند تا واريانت واحد A تشكيل گردد. حين تشكيل واريانت واحد A كرنش هايي در جهت واريانتA ذخيره مي شود. مرحله سوم مربوط به حرارت دادن كريستال نمونه براي تبديل مارتنزيت به آستينت مي باشد از آنجاييكه كرنش ها تنها در جهت واريانت A ذخيره شده اند، پس تنها مسير براي برگشت پذيري، واريانت A مي باشد و نمونه به شكل اوليه خود باز مي گردد.
3- رفتار ترمومكانيكي:
آلياژ هاي حافظه دار در درجه حرارت هاي مختلف داراي خصوصيات مكانيكي بسياري مي باشند در شكل 6 منحني هاي ساده تنش - كرنش براي آلياژ تيتانيم- نيكل مشاهده مي شود. آلياژ در دماهاي پايين ، متوسط و بالاي دماي استحاله مورد آزمايش قرار گرفته است. تغيير شكل در مارتنزيت با چند در صد كرنش و تنش فشاري نسبتاً كم ديده مي شود . در حاليكه آستنيت در درجه حرارت بالا نياز به تنش نسبتا زيادي براي تغيير شكل دارد. خط چين روي منحني مارتنزيت نمايانگر برگشت پذيري آلياژ بعد از برداشتن تنش وارد شده بعد از گرم كردن نمونه و تبديل به فاز آستنيت مي باشد ولي چنانچه كه مشاهده مي شود در منحني مربوط به آستينت با برداشتن تنش و گرم كردن نمونه امكان برگشت پذيري وجود ندارد.
4- خاصيت ارتجاعي كاذب:
خصوصيت جالب توجه درباره منحني تنش - كرنش درقسمت منحني C ديده مي شود.به طوري كه پس از حرارت دادن نمونه كمي بالاتر از درجه حرارت انتقال ، در درجه حرارت بالاي Af به نمونه در فاز مارتنزيت تنش وارد مي شود. با افزايش مقدار تنش ، تغيير شكل نيز به صورت يكنواخت افزايش مي يابد (منحني AB). در اين هنگام رفتار تغيير شكل و تنش پايداري مشاهده مي شود با كاهش تنش( منحني (CD مارتنزيت به آستينت تبديل مي شود بايد توجه داشت كه برگشت پذيري انجام شده به خاطر تغيير حرارت نمونه نمي باشد و دليل آن كاهش فشار است. اين پديده را كه موجب مي شود آلياژ خاصيت كشساني نامحدود پيدا كند به عنوان خاصيت ارتجاعي كاذب ناميده مي شود.
5- اثر حافظه دار يك طرفه و دو طرفه:
الف )اثر حافظه دار يك طرفه :
در صورتيكه اثر حافظه داري فقط بعد از تغيير شكل در حالت مارتنزيتي و سپس در سيكل گرم كردن مشاهده شود به آن اثر حافظه يك طرفه گفته مي شود. اين بدان معني است كه در اين حالت تغيير شكل ايجاد شده ، فقط با گرم كردن به حالت اوليه قبل از تغيير شكل باز مي گردد و چنانچه جسم را دوباره سرد كنيم تغييري در شكل آن حاصل نمي شود اين خصوصيت در شكل شماره 7 نمايش داده شده است.
همانطور كه در تصوير مشاهده مي شود ابتدا فنر در دماي Mf به مقدار معيني تغيير فرم داده مي شود به صورتيكه تغيير فرم دائمي در آن باقي بماند حال اگر فنر تغيير فرم داده شده را تا دماي Af حرارت دهيم مجدداً به شكل اوليه خود بر مي گردد و در سيكل سرد شدن تا دماي Mf هيچگونه تغيير شكلي در فنـــر مشاهده نمي شود. .
ب)اثر حافظه دار دو طرفه :
برگشت پذيري به حالت اوليه خود در اثر سرد و گرم كردن آلياژ هاي حافظه دار دو طرفه در بازه معيني از دما امكان پذير است . در شكل 8 يك فنر با اثر حافظه دار دو طرفه به صورت باز شده در حالت آستيني و شكل جمع شده در حالت مارتنزيتي نشان داده شده است.
همانطور كه مشاهده مي شود اگر فنر گرم شود باز شده و در سيكل سرد شدن مجدداً به شكل جمع شده در مي آيد.
بايد توجه داشت كه آلياژ هاي حافظه دار براي اينكه اثر حافظه دار دو طرفه از خود نشان دهند نياز به انجام عمليات ترمومكانيكي خاصي بر روي آنها مي باشد.
6- ساخت آلياژ هاي حافظه دار :
روش هاي اصلي ساخت آلياژ هاي حافظه دار در دو گروه عمده قابل بررسي است:
الف) ساخت آلياژ به طريقه ذوب و ريخته گري با استفاده از كوره هاي القايي و كوره هاي مقاومتي
ب) ساخت آلياژ به طريقه متالورژي پودر
براي توليد آلياژ هاي حافظه دار درتناژهاي بالا و تجارتي ، از روش ذوب و ريخته گري استفاده مي شود.
7-كاربرد آلياژهاي حافظه دار درمهندسي پزشكي:
كاربرد پزشكي آلياژ هاي حافظه دار به عنوان يك عملگر با اثر باقيمانده در داخل بدن قابل بررسي است آلياژي كه در بدن افراد براي بهبود رفتار باليني اعضاي آنها بكار گرفته شده است نبايد مولد هيچ گونه حساسيتي باشد علاوه بر آن آلياژ بكارگرفته شده نبايد به صورت ذراتي از يون آن ماده وارد خون شخص گيرنده اين گونه آلياژها شود.
جنبه هاي متعددي شامل شاخص هاي مزاجي افراد همچون سن ، قواي بدن و سلامتي و خصوصيات شيميايي مواد همانند خوردگي ، تخلخل پذيري سطح ، تأثيرات سمي و عناصر موجود در مواد به منظور پذيرش مواد مذكور در بدن افراد بايد مورد بررسي قرار گيرند.
تحقيقات متعددي در مورد توليد و بكارگيري آلياژهاي حافظه دار با كاربرد پزشكي با پايه عنصري Ni-Ti انجام پذيرفته است . اين تحقيقات نشان مي دهد كه آلياژNi-Ti در كاربرد و استفاده، نسبت به بقيه آلياژها از موقعيت خوبي برخوردار است.
تحليل خواص آلياژ Ni-Ti با بررسي خواص جداگانه نيكل و تيتانيم امكان پذير است .
نيكل رنگ سفيد نقره اي براق دارد و فلزي است سمي ، شكننده كه از قابليت پوليش خوبي برخوردار است اين فلز جز ء فلزات غير آهني سنگين با جرم مخصوKg/dm3 9/8 و نقطه ذوب 1455 مي باشد و در مقابل خوردگي بسيار مقاوم بوده و به وسيله آهن ربا جذب مي شود. همچنين در مقابل حرارت و ضربه مقاومت خوبي نشان مي دهد موارد استفاده آن شامل پوشش محافظ در آبكاري فلزات ، توليد فولادهاي آلياژي و غيره مي باشد.
تيتانيم فلزي است نقره فام مايل به خاكستري و جزء فلزات غير آهني سبك است و جرم مخصوص آنKg/dm35/4 و نقطه ذوب آن 1670 مي باشد. مقاومت در مقابل خوردگي و سايش و استحكام زياد آن موجب كاربرد در ساخت قطعات هواپيما ، سفينه فضايي ، لوازم نظامي و جراحي شده است. آلياژهاي تيتانيم دار فلز اصلي ساختمان هواپيماي مافوق صوت را تشكيل مي دهد . تيتانيوم بر خلاف نيكل در پزشكي بسيار مؤثر عمل مي كند ، علاوه بر اين با توجه به خواص بسيار خوب مكانيكي براي اصلاح دندان هاي كج و همچنين ترميم استخوان هاي آسيب ديده كاربرد فراوان دارد.
بررسي تحقيقات خواص باليني آلياژ Ni-Ti چگونگي كنترل مقاومت در مقابل خوردگي و عوامل خارجي مؤثر بر اين آلياژ را نشان مي دهد.
8-موارد استفاده پزشكي از آلياژ Ni-Ti:
الف) كاربردهاي مربوط به قلب و عروق
فيلتر سيمون نسل جديدي از وسايل استفاده شده براي جلوگيري از انسداد جريان خون مي باشد افرادي كه قادر به استفاده از داروهاي ضد انعقاد خون نمي باشند، استفاده كننده هاي اصلي اين فيلتر مي باشند. هدف استفاده از اين وسيله تصفيه خون داخل رگ مي باشد و فيلتر سيمون كمك مي كند لخته هاي بوجود آمده در خون حل شود.
اما نصب فيلتر در داخل بدن اشخاص با به كار گيري از تأثيرات آلياژهاي حافظه دار امكان پذير است براي اين منظور فيلتر رابا تغيير شكل برروي سوند قرار مي دهند.جريان محلول نمكي در داخل سوند موجب تثبيت دماي فيلتر با درجه حرارت معمولی مي شود و زماني كه فيلتر در محل تعيين شده قرار گرفت با توقف جريان محلول نمكي در داخل سوند درجه حرارت بالا مي رود و فيلتر تغيير شكل داده شده به شكل اصلي (اوليه) خود بر مي گردد در اين زمان فيلتر از نوك سوند نيز جدا شده است.
مسدودكننده سوراخ ديواره دهليزي: از اين وسيله براي مسدود كردن سوراخ ديواره دهليزي كه بين دو دهليز چپ و راست ايجاد مي شود استفاده مي گردد.
بايد توجه داشت وجود اين سوراخ غير عادي است و اميد ادامه زندگي را براي افراد كاهش مي دهد در روش جراحي معمول ، رفع اين عيب مستلزم شكافتن سينه بيماروسپس عمل بخيه کردن سوراخ صورت مي گيرد ، كه به طور طبيعي خطرات ناشي از عمل جراحي و همچنين امكان بروز حوادث غير منتظره در حين جراحي اجتناب ناپذير بوده و راه حل آن استفاده از اثر آلياژهاي حافظه دار مي باشد. اين وسيله از سيم هايي با خاصيت حافظه داري و فيلم ضد آب كه روي آن نصب شده است، تشكيل مي شود. براي نصب اين وسيله در داخل قلب ابتدا نيمه اول آن وارد بطن چپ شده وبه شكل اوليه خود بر مي گردد و در ادامه نيمه دوم كه در بطن راست قرار مي گيرد تغيير شكل يافته ، به شكل اوليه خود بر مي گردد. در انتها هر دو نيمه به ديواره بطني متصل شده اند . به طوري كه از ورود جريان خون از دو بطن به يكديگر جلوگيري مي شود.
استنت هاي باز شونده خودكار نيز از جمله وسايل مهمي است كه در حفظ قطر داخلي رگ هاي تنگ شده و كاهش قطر و بسته شدن آنها كاربرد دارد . استنت ها به شكل استوانه هاي توري ساخته مي شوند و متناسب بانوع و محل كاربرد داراي اقطار متفاوتي مي باشند(شكل 12) .
از جمله محل هاي مورد استفاده از استنت ها سرخرگ ، سياهرگ، رگ هاي خوني ،مجاري ، صفراوي و مري مي باشد. براي نصب در داخل عروق ابتدا فاز مارتنزيتي از شكل اصلي به حالت متراكم شده تبديل و پس از قرار دادن در محل مورد نظر به شكل خود بر مي گردد.
ب) كاربردهاي ارتوپدي
از آلياژهاي حافظه دار (SMA) به عنوان فضا گير يا spacer بين مهره هاي ستون فقرات در حين عمل جراحي استفاده مي شود كه موجب استحكام ما بين دو مهره در حين بهبودي بعد از تغيير شكل ايجاد شده در جراحي اسكوليدز مي شود .در شكل 13B- سمت چپ مهره تغيير شكل يافته در فاز مارتنزيتي است كه پس از جايگزيني در محل مورد نظر به حالت سمت راستي (شكل اوليه ) بر مي گردد.
ترميم و بهبود شكستگي استخوان از ديگر كاربردهاي ارتوپدي آلياژ هاي حافظه دار مي باشد. انواع مختلفي از بست هاي با خاصيت حافظه داري در ترميم شكستگي يا ترك استخوان ساخته شده است. بست ها به صورت باز شده در محل شكستگي يا ترك معمولاً پيچ شوند. با كمك گرما بست ها به گونه اي تغيير شكل مي يابند كه دو طرف شكستگي يا ترك را با هم يكي كرده و مي فشرند. گرماي ايجاد شده را مي توان به كمك يك وسيله خارجي به آلياژ منتقل كرد. نيروي ايجاد شده در اثر تغيير شكل آلياژ به بهبود سريعتر شكستگي يا ترك مي انجامد (شكل 14 و 15) .
عموماً از اين بست ها در مواقعي استفاده مي شود كه محل شكستگي يا ترك را نتوان گچ گرفت، مانند نواحي صورت شامل، بيني ، فك و حفره چشم از جمله محل هاي مورد كاربرد مي باشند.
از ديگر كاربردهاي ارتوپدي اثرات آلياژ هاي حافظه دار در فيزيوتراپي عضلات ضعيف مي باشد . تصوير 16 دستكشي را نشان مي دهد كه سيم هايي باخاصيت حافظه داري بر روي ناحيه انگشتان دستكش واقع شده است. كه موجب تقويت حركت عضلات و برقراري دامنه مناسب حركات مفصلي با استفاده از خاصيت حافظه داري سيم هاي دستكش استفاده مي شود به طوريكه با گرم كردن سيم طول سيم ها كوتاه شده و انگشتان به داخل خم مي شوند و با سردكردن طول سيم ها زياد شده و انگشتان كاملاً كشيده مي شوند . اين پديده براي به كار انداختن مفاصل نيمه ثابت استفاده مي شود.
ج) كاربرد آلياژ هاي حافظه دار در وسايل جراحي
در راستاي توليد وسيع ابزارهاي جراحي در سال هاي اخير ابزارهاي جراحي حافظه دار قابل توجهي توليد شده است كه به شرح تعدادي از آنها پرداخته مي شود.
1- سبد حافظه دار براي خارج كردن سنگ هاي مثانه و صفراوي مورد استفاده قرار مي گيرد. مراحل نصب آن شبيه فيلتر سايمون مـي باشد كه در شكل 17 آورده شده است.
كاربرد پمپ بالوني داخل آئورت شكل 18 براي جلوگيري از مسدود شدن رگ هاي خوني در هنگام آنژيوپلاستي مي شود اين وسيله داري تيوب با اثر حافظه داري است وعملكرد آن با مواد پلي مري كه خاصيت ارتجاعي دارند قابل مقايسه است.
شكل 19 انواع انبرك هاي شامل انبرك هاي قيچي دار و پنس مورد استفاده در لاپاراسكوپي را نشان مي دهد. دقت و نرمي در حركت از جمله خصوصيات اين ابزار مي باشد.
9-نتيجه گيري:
1-تغيير حالت مارتنزيتي به طريقه دوم تغيير حالت متالورژيكي جامدات مربوط بوده و در آن تغيير آرايش اتمي بدون هيچ وابستگي به زمان و تغييري در تركيب شيميايي فاز جديد، به صورت هماهنگ و وابسته به دما انجام مي گيرد.
2-رفتار حافظه دار شدن با تغيير مكان به صورت شبه برشي امكان پذير مي باشد كه در آن اتم ها به صورت هماهنگ و گروهي جابجا مي شوند.
3-مكانيزم دوقلويي در برش ناهمگن توجيه كننده چگونگي حافظه دار شدن آلياژنمونه بدون تغيير درحجم نمونه اوليه است.
4-در رفتار ارتجاعي كاذب، آلياژ خاصيت كشساني نامحدودي پيدا مي كند.
5-اثر حافظه داري به دو صورت يك طرفه و دو طرفه در آلياژهاي حافظه دار قابل بررسي است.
6- آلياژهاي حافظه دار به دو روش 1-روش ذوب و ريخته گري 2- متالورژي پودر ساخته مي شوند.
7-آلياژهاي NiTi به دليل داشتن ويژگي هايي همچون مقاومت در مقابل خوردگي ،سازگاري زيستي بالا، قابليت توليد در اندازه هاي خيلي كوچك ، خاصيت ارتجاعي بالا و توليد نيرو در تجهيزات مهندسي پزشكي كاربرد فراوان دارند.
10- منابع:
1-SHAPE MEMORY ALLOYS, Darel E. Hodgson, Shape Memory Applications, Inc., Ming H. Wu, Memry Technologies, and Robert J. Biermann, Harrison Alloys, Inc
2-. Medical applications of SHAPE MEMORY ALLOYS, L.G. Machado1and M.A. Savi2
3- SMA/MEMS Research Group (2001). http://database.cs.ualberta.ca/MEMS/
4- NMT Medical, Inc. (2001). http://www.nmtmedical.com
5- Duerig TM, Pelton A & Stöckel D (1999). An overview of nitinol medical applications. Materials Science and Engineering A, 273-275:149-160.
6- SMET (2001). http://smet.tomsk.ru/eng/prod.htm
7- Shabalovskaya SA (1995). Biological aspects of TiNi alloys surfaces .Journal de Physique IV, 5: 1199-1204.
8- تحقيقات انجام شده بر آلياژهاي حافظه دار ،دانشگاه سهند تبريز مهندس براني
9- مجموعه مقالات اولين همايش سيستم هاي دفاعي هوشمند آلياژهاي حافظه دار و كاربردهاي آنها در ساختارهاي هوشمند ،صادق بدخشان راز- سيد خطيب الاسلام صدر نژاد
10-مجله فني و مهندسي ساخت و توليد، آلياژهاي حافظه دار
11-پینوشت
1- Martensite
2- Austenite
3- Diffusion
4- Bain Distortion
5- In homogenous shear
6- Lattice rotation
7- Denotes the temperature at which the Martensite phases finishes forming.
8- Denotes the temperature at which the Martensite phase finishes forming.
9- One – way memory
10- Tow – way memory
11- Simon filter
12- Atrial septal occlusion divice.
13- Shape memory self – expanding stents.
14- Shape memory basket
15- Balloon pump
16- Laparoscopy
استفاده از امواج راديويي براي فعال کردن نانوذرات حاوي دارو يکي از راههاي درمان سرطان است. مشکل اين روش تمايل نانوذرات به متجمع شدن و کاهش کارايي اين روش است؛ اما اخيرا پژوهشگران با تغيير اسيديته سلول مانع از تجمع نانوذرات شدهاند.
به گزارش سرويس فناوري ايسنا، يکي از روشهاي درمان سرطان، استفاده از نانوذرات براي پختن تومورها است، اين روش داراي کمتري اثر جانبي است. اخيرا يک تيم تحقيقاتي از مرکز نانوپزشکي سرطان تگزاس نشان دادند که ميتوان از نانوذرات طلا براي درمان سرطان استفاده کرد. براي اين کار نانوذرات بوسيله امواج راديويي گرم شده که اين گرما موجب پختن سلولها ميشود. همچنين پژوهشگران دريافتند که چگونه ميتوان خاصيت سميت گرمايي اين نانوذرات را افزايش داد.
اين تحقيقات توسط «استيون کرلي» از دانشگاه «تگزاس» و «لون ويلسون» از دانشگاه «رايس» انجام گرفته است. نتايج اين تحقيق در قالب مقالهاي تحت عنوان Stability of antibody-conjugated gold nanoparticles in the endo-lysosomal nanoenvironment: Implications for non-invasive radiofrequency-based Cancer therapy در نشريه «Nanomedicine» به چاپ رسيده است.
نانوذرات زيست سازگار طلا وسيله ايدهآلي براي وارد کردن گرما به تومورها محسوب ميشود، زيرا اين نانوذرات غيرسمي بوده، پايدارند و با پوششدهي ميتوان آنها را براي اتصال به تومورهاي مختلف آماده کرد. برخلاف ترکيبات ضد سرطان معمولي، نانوذرات طلا بيخطر هستند؛ مگر اين که با يک منبع انرژي مانند پرتوهاي نزديک قرمز که توسط ليزر تابيده ميشوند، فعال شوند. در حقيقت نانوذرات طلاي فعال شده با ليزر به صورت تست باليني براي درمان سرطان گردن و سر توسط کلينيکها مورد آزمايش قرار ميگيرند. امواج راديويي نسبت به ليزر از مزيتي برخوردار هستند، اين امواج با بافتهاي بدن برهمکنش نداده، بنابراين ميتواند درون بدن تا عمق بيشتري نفوذ کند؛ جايي که ليزر قادر به نفوذ در آن نيست.
يکي از اشکالات اين روش آن است که نانوذرات طلا که قرار است توسط امواج راديويي فعال شوند، تمايل زيادي به متجمع شدن دارند؛ بنابراين به صورت کلوخهاي درآمده و توانايي جذب انرژي و تبديل به گرما در آنها کاهش مييابد. در اين پروژه محققان به دنبال اين حقيقت هستند که چرا نانوذرات به هم ميچسبند و چگونه ميتوان آنها را از هم جدا نگه داشت. نتايج نشان داد که pH پايين دليل اين تجمع است.
براي خنثي کردن محيط درون اندوزوم، محققان دو داروي مختلف را به سلول وارد کردند؛ «کوکانامايسين آ» آنتي بيوتيکي که براي بدن انسان طراحي نشده و «کلروکوئين» داروي ضد مالاريا، که هر دوي اين داروها اسيديته اندوزوم را افزايش ميدهند. نتايج نشان داد که اين داروها عملکرد نانوذرات را بهبود ميدهند؛ به طوري که تجمع نانوذرات صورت نميگيردناتواني كامل عضو يا از دست رفتن بافت ، يكي از مخرب ترين و پرهزينه ترين مشكلات در پزشكي است . 
سالانه جراحان در دنيا ميليون ها عمل جراحي براي درمان بيماراني كه دچار ناتواني عضو و از دست رفتن بافت مي شوند ، انجام مي دهند.
مهندسي بافت با فراهم آوردن امكان رشد مجدد بافت به شكل طبيعي يا بازسازي و ترميم آن اميد جديدي را تداعي مي كند وامكانات تازه اي را براي درمان در دسترس بشر قرار مي دهد.
آغاز کار مهندسي بافت در سال 1933 بود، هنگامي كه دانشمندي به نام بيسژليك، سلولهاي توموري موش را در يك غشاء پليمري قرار داده و سپس آن را در شكم خوك كاشت و هيچ گونه پاسخ ايمني را مشاهده نكرد.
انفجار در تحقيقات و استفاده واقعي از مهندسي بافت، با نگارش مقالهاي توسط لانگر و وکنتي كه در شماره ماه May سال 1993 مجله علوم منتشر شد، آغاز شد. اين مقاله كوششهاي اوليه در اين زمينه را توصيف كرد و مفهوم و پتانسيل مهندسي بافت را توضيح داد.
پيوند اندام و بافت راه حل هاي ناقصي هستند. زيرا توسط چند عامل محدود مي شوند. كمبود دهنده پيوند نسبت به تعداد بيماران نيازمند اندام هاي موجود موجب ناهماهنگي مي شود ، علاوه بر اين گيرنده هاي پيوند بايد مقدار زيادي داروي سركوبگر ايمني به صورت مادام العمر، با وجود خطر بالاي عفونت ، ايجاد تمور و اثرات جانبي نامطلوب ،آنها را مصرف كنند.
جانشين کردن وسايل مكانيكي يا اعضاء مصنوعي نيز به دليل خطر بالاي عفونت ، انسداد جريان خون ودوام پائين، محدود است.
به دليل كمبودهاي فوق ، رشته مهندسي بافت و پيوند انتخابي سلول به عنوان وسيله اي براي جايگزين کردن بافت بيمار با بافت زنده كه براي رفع نيازهاي هر فرد بيمار طراحي و ساخته مي شود ايجاد شد.
مهندسي بافت رشته اي نوظهور است كه به ما اجازه مي دهد تا رويكردي به سوي آينده پزشكي داشته باشيم ، كه در آن مهندسان بافت ممكن است قادر به ترميم يا جايگزين ساختن بخش هاي مسن يا نا كارآمد بدن باشند. اين رشته با سال ها تحقيق بر روي فرايندهايي كه توسط آنها سلول ها رشد مي كنند ، ايجاد مي شود . با استفاده از اين تكنولوژي بازسازي يا جايگزيني ساختن بافت هاي مصدوم مانند استخوان ، غضروف ، رگ هاي خوني و پوست و... با قطعات رشد يافته در آزمايشگاه ، در آن امكان پذير خواهد شد.
مهندسي بافت رشته اي در ارتباط با رشته هاي مختلف علمي است كه اصول وروش هاي مهندسي وعلوم زيست شناسي را براي توليد و توسعه جايگزين هاي زيستي به كار مي گيرد. اين جايگزين ها مي توانند بافت را به حالت طبيعي برگردانند، آن را حفظ كنند يا عملكرد بافت را بهبود بخشند.
مهندسي بافت اندام هاي ساخته شده از يك تكه برداري بافت و تكثير آن در آزمايشگاه را به تصوير مي كشد كه براي پيوند به بيماران بد حال آماده مي شود.
تاثير است بالقوه اين رشته در آينده بسيار وسيع تر است. بافت هاي مهندسي شده مي توانند نياز به جايگزيني بافت را كاهش دهند و توليد داروهاي درمان كننده بيماران را افزايش دهند و به طور كلي نياز به پيوندهاي اندامي را برطرف سازند.
هدف مهندسي بافت به حالت طبيعي برگرداندن عملكرد از طريق انتقال عوامل زنده اي است كه با بيمار تلفيق مي شوند. اين هدف كه مي تواند منجر به توليد بافت جديد ، فيزيولوژيك و عمل كننده شود ، بايد تلاش هاي پيوسته زيست شناسان سلولي ، مهندسان ، دانشمندان مواد و پليمر ، رياضي دانان ، ژنتسيست ها ، ايمنولوژيست ها و پزشكان را در جهت نيل به اين موفقيت در بر گيرد.
منابع
1- Altala A., lanza R.P. 2002. Methods of tissue engineering dent. 1 :1-16
2- دکترقاسم آهنگري. فناوري مهندسي بافت ،فصل اول ،صفحه 1- 13
3- Lewandrowski k. L.,Wise D. L., tarantolo D. J., Gresser J.D., Yaszemski M. J., Altobelli D. E. Tissue engineering and biodegradable equivalents
آلياژهاي حافظه دار به توانايي برگشت به شکل يا اندازه اوليه ي از پيش تعريف شده طي يک چرخه حرارتي اطلاق مي شود . به عبارت ديگر ، چنانچه در دماي پايين تر از دماي خاتمه ي تحول مارتنزيتي يک تغيير شکل پلاستيک در آلياژ حافظه دار ايجاد شود، با افزايش دما تا بالاي دماي خاتمه تحول آستنيتي ، آلياژ قادر به بازيابي شکل اوليه خود خواهد بود.
آلياژهاي حافظه دار شامل گروهي از مواد فلزي است که قابليت بازگشت به شکل اوليه را هنگامي که تحت بار مکانيکي مناسب قرار گيرند را دارا مي باشند. هنگامي که محدوديت در بازيابي شکل وجود دارد، اين آلياژها نيروهاي ارتجاعي بالايي را توليد مي کنند و به خاطر اين خاصيت علاقه تکنولوژيکي زيادي براي استفاده از آلياژ هاي حافظه دار در کاربردهاي پزشکي و غير پزشکي وجود دارد به عبارت ديگر خواص ترموديناميکي استثنايي آلياژهاي حافظه دار ، عامل کاربردهاي بسيار مهمي در زمينه ي مهندسي پزشکي شده است.
آلياژهاي حافظه دار به صورت يكطرفه و دو طرفه ساخته مي شوند. منظور از يك طرفه بودن اين است كه اين فلزات در يك جهت عملي را انجام مي دهند و حالت برگشت پذيري ندارند. قابليت آلياژهاي حافظه دار در بازيابي شكل پيش تعيين شده با حرارت دادن بالاي دماي تغيير حالت و برگشت به شكل مشخص قبلي با سرد كردن بنام اثر حافظه داري دوطرفه خوانده مي شود
خانواده آلیاژهای حافظه دار
آلياژهاي حافظه دار مهم عبارت اند از :
1-سيستم هاي پايه مس
2- سيستم هاي پايه آهن
3- آلياژهاي طلا-کادميم
4- آلياژهاي برنج
5- آلياژهاي نيکل- تيتانيم.
آلياژهاي حافظه دار در پزشکي
آلياژهاي حافظه دار موادي هستند که بعد از اينکه تحت کرنش قرار گرفتند در يک دماي خاص به شکل اصلي خود برمي گردند. در فرايند برگشت به شکل به ياد مانده آلياژ مي تواند نيروي زيادي توليد کند که جهت تحريک مفيد است. اين آلياژها در بيش از 50 سيستم آلياژي توسعه يافته اند. عمده ترين آلياژهاي حافظه دار که در مصارف پزشکي استفاده مي شوند عبارتند از NiTi (نايتينول) TiMo, NiTiMo
کاربردهای پزشکی آلیاژهای حافظه دار نایتینول:
دندانپزشكي (ارتدنسي)
استفاده از آلياژ حافظه دار در ارتدنسي جلوه ديگر از قابليتهاي آن مي باشد. بر خلاف سيمهاي معمول در ارتدنسي كه از جنس فولاد ضد زنگ 8-18 مي باشند و به صورت منقطع قادر به تنظيم و ترتيب دادن دندان ها مي باشند و بيمار را ملزم به مراجعات زياد به دندانپزشك مي سازد؛ سيمهاي ارتدنسي از جنس NiTi بدور از مشكلات فوق، نيروي مداوم و تدريجي به دندان ها وارد مي كند كه اين پديده بر اساس مسطح بودن منحني باربرداري اين آلياژ در دامنه زيادي از كرنشها مي باشد.
سيمهاي ارتدنسي نايتينول با دندان حركت كرده و در يك پهناي زماني درمان و وضعيت دندان، نيروي ثابتي را اعمال مي كنند
كاربردهاي ديگر
1-کاربرد برای درمان بیماری های قلبی – عروقی
2- کاربدهای ارتوپدی نایتینول
3- کاربردهای ارتودنسی نایتینول
4- آندوسکوپ های فعال و انعطاف پذیر
5- دست مصنوعی
6- عقیم سازی لوله ای
ویژگی های آلیاژهای حافظه دار نایتینول
1-الاستیسیته ی بالا(جایگذاری الاستیک)
2-خاصیت حرارتی برتر(جایگذاری حرارتی)
3-دوام زیاد(مقاومت به تاب و گره)
4-تنش ثابت
5-ممانعت دینامیکی
6- هیسترزیس تنش
7- تنش وابسته به دما
سازگاري فيزيولوژيكي
فولاد ضد زنگ، تيتانيم و فلزت ديگر رابطه خوبي با مواد بيولوژيكي ندارند. مقبوليت غير معمول نايتينول آنرا فلزي ساخته است كه از لحاظ مكانيكي مشابهت زيادي با مواد بيولوژيكي دارد. اين مشابهت فيزيولوژيكي، رشد داخلي استخوان و به اشتراك گذاشتن بارها با بافت مجاور را باعث گرديده و سبب استفاده از اين آلياژ در ايمپلنتهاي هيپ، فاصله اندازهاي استخوان بستهاي استخوان و صفحات براي شكستگي جمجمه شده است. كاربرد اخير بيشتر از آن لحاظ جالب است كه از نايتينول متخلخل كه رشد داخلي بيشتر استخوان را سبب مي گردد، استفاده مي شود.
سنتز احتراقي يا استفاده از گرماي گداز براي اشتعال، جهت تشكيل نايتينول از نيكل و تيتانيم - نشان داده است كه راهي موُثر در توليد اسفنج متخلخل نايتينول مي باشد كه دانسيته اي از 40 تا 90% دارد. اسفنجي كه داراي خواص سوپرالاستيك و حافظه داري باشد، رشد داخلي استخوان را شتاب مي بخشد و چسبندگي خوبي را با بافت مجاور ايجاد مي كند
زيست سازگاري
زيست سازگاري توانايي ماده در باقي ماندن به صورت بي ضرر از لحاظ بيولوژيکي در طي دوره عملکرد
خود در درون يک موجود زنده است . اين يک فاکتور مهم براي استفاده وسايل حافظه دار در بدن است يک ماده زيست سازگار نبا يستي واکنش آلرژيک در بدن ميزبان ايجاد نمايد، و همچنين نبايستي در گردش خون يون رها کند. دوره اي که بيومتريال در بدن انسان مي ماند مهمترين وجه مطرح شده در باره کاربردش مي باشد.
عموما زيست سازگاري يک ماده قوي به واکنش آلرژيک بين سطح بيومتريال و پاسخ آماسي ميزبان بستگي دارد. .وجوه مختلفي در اين واکنش ها شرکت دارند مثل خصوصيات بيمار ( سلامتي ،سن ، حالت ايمني بدن و ... ) دارد مثل خصوصيات ماده .آناليز وجوه مربوطه به زيست سازگاري اين آلياژها توسط اندازه گيري و ارزيابي هر کدام از عناصر نيکل و تيتانيم به صورت جداگانه صورت مي گيرد.
نيکل اگر چه براي زندگي لازم است يک عنصر بسيار سمي نيز مي باشد. مطالعات نشان داده اند در افرادي که در تماس سيستميک با نيکل بوده اند مشکلاتي مثل زات الريه، سينوزيت مزمن و ورم غشا مخاط بيني ، سرطان ريه و سوراخ بيني، آماس پوست وجود داشته است.
برعکس نيکل ، Ti و ترکيباتش بسيار زيست سازگار مي باشند . علاوه بر اين به خاطر خواص مکانيکي شان اکثرا در ايمپلنت هاي ارتوپدي استفاده مي شوند.
بخاطر ميزان بالاي نيكل در NiTi، از لحاظ تئوري اين امكان وجود دارد كه به علت خوردگي، نيكل از ماده، حل شده و سبب تاُثيرات نامطلوبي گردد؛ بهمين خاطر، زيست سازگاري NiTi بايد قبل از استفاده مطمئن از آن بعنوان ايمپلنت، بخوبي تاُييد شده باشد .
مرور اين مطلب بيشتر ازاين لحاظ مهم است كه دانش كمي از زيست سازگاري NiTi دردست
مي باشد. مقاومت خوردگي آلياژ وسميت فلزات تنهايي كه سازنده آلياژ هستند عوامل اصلي زيست سازگاري هستند. خواص و زيست سازگاري NiTi شاخص هاي ويژه خود را دارد كه متفاوت از تيتانيم يا نيكل تنها مي باشد. سميت موضعي و سيستميك، اثرات سرطان زايي، پاسخ زينهاري و جنبه هاي ناقص الخلقه سازي نيكل نياز به بررسي بيشتر دارند .
پاسخ موضعي بافت، مهمترين جنبه زيست سازگاري مي باشد .. زيست سازگاري يك ماده در داخل بدن مي تواند با آناليز كردن حضور جمعيت سلولي- با اندازه گيري سلولهاي استخراج شده از محصول متابوليسمي- يا آناليز كردن شاخص هاي مورفولوژيكي بافت در اطراف ايمپلنت بررسي
شود .اگرچه نيكل خالص ايمپلنت شده در داخل ماهيچه، تحريك و نكروز شــديد بافـــت موضـعي را سبب مي شود، زيست سازگاري NiTi در بافت ماهيچه اي، حداقل برابر با آلياژهاي Co-Cr و فولاد ضد زنگ و قابل مقايسه با تيتانيم مي باشد .
چنانچه ديده شد، ايمپلنت آلياژ نايتينول به اندازه كافي با بافت بدن سازگار است و داراي توان بالقوه اي به عنوان يك بيومتريال با قابليتهاي بالاي حافظه داري و ارتجاعي بودن مي باشد.
از دست دادن دندان ها علاوه بر اینکه می تواند به علت بیماری های دهان و دندان مانند پوسیدگی، بیماری های لثه و استخوان و سایش های وسیع در سطح دندان ها باشد، به سبب عوامل دیگری همچون وارد شدن ضربات به دندان ها در نتیجه تصادفات رانندگی یا درمان های نادرست دندان پزشکی نیز اتفاق می افتد. بی دندانی تاثیر قابل توجهی بر وضعیت ظاهری چهره افراد و مهمتر از آن بر روحیه و اعتماد آنها دارد. از این رو استفاده از روش های درمانی نگهدارنده مانند ایپملنت ها مورد استقبال قرار گرفت.
ایمپلنت های دندانی این فرصت را برای همه فراهم کرده است که بتوانند -از یک تا تمام- دندان های از دست رفته را به بهترین شکل ممکن جایگزین کنند. راه های زیادی برای جایگزینی ریشه دندان وجود دارد ولی تنها ایمپلنت دندانی می تواند جایگزین کامل دندان، شامل ریشه و تاج شود.
رایج ترین روش جراحی که روی اغلب انسان ها انجام می شود، کشیدن دندان است اما به چند دلیل نباید این حفره خالی بماند و باید دندان جدیدی جایگزین دندان از دست رفته شود:
1. سلول های استخوانی برای زنده ماندن باید تحت فشار موضعی قرار بگیرند. زمانی که دندانی کشیده می شود این فشار از بین رفته و استخوان نگهدارنده دندان و استخوان فک و لثه پوشاننده آن به مرور زمان تحلیل خواهند رفت.
2. اگر فضای بی دندانی پر نشود، حرکت دندان های طبیعی سعی در پر کردن خلا ایجاد شده دارند و در نتیجه دندان های مجاور و مقابل منحرف شده و زیبایی خود را از دست می دهند.
3. به دلیل کم شدن فشار بر دندان های مجاور فضای بی دندانی، سطوح آنها به سرعت پوسیده می شوند.
پس برای جلوگیری از این اتفاقات ناخوشایند نباید این فضا را خالی نگه داشت و همان طور که گفته شد، بهترین شیوه جایگزینی، ایمپلنت دندانی است-که مزایای آن در ادامه توضیح داده خواهد شد-
ایمپلنت دندانی یک ریشه مصنوعی ساخته شده از موادخالصی مثل تیتانیوم(خالص) می باشد که از طریق جراحی در داخل استخوان فک قرار می گیرد. در واقع ایمپلنت پایه کاشتنی است که دندان مصنوعی روی آن قلاب می شود. پس از کاشتن، ایمپلنت از طریق پدیده ای به نام پيوند استخواني (Osseointegration) –که اولین بار توسط دکتر Branmark سوئدی کشف شد- به استخوان فک متصل می شود. معمولا فرایند اتصال 3تا4 ماه طول می کشد و بعد از آن می توان دندان مصنوعی را بر روی ایمپلنت قرار داد.
ایمپلنت ها معمولا یک دست دندان کامل و یا به صورت قطعه ای و تک دندانی هستند که به هر دو حالت ثابت و متحرک قابل استفاده اند. نوع متحرک آن که مرسوم به دندان مصنوعی است به دلایل اقتصادی و سهولت کاربردی-استفاده بدون نیاز به عمل جراحی- رایج تر است اما ایمپلنت های ثابت، بهتر و با کیفیت تر بوده و زمان بیشتری دوام خواهند داشت. چون ایمپلنت ثابت(که به آن تنها ایمپلنت می گویند و نوع متحرک آن را دندان مصونوعی می نامند) درد و ناراحتی ناشی از دندان های مصنوعی که روی فک و لثه قرار گرفته و اعصاب بافت لثه را تحریک می کنند، حذف خواهد کرد. همچنین تحلیل پیش رونده استخوان فک در زیر دندان های مصنوعی به مرور باعث عدم تطابقِ دست-دندان با استخوان فک شده و تدریجا دست-دندان لق می شود.
ایمپلنت های دندانی در موارد متعددی از جمله فقدان دندان های طبیعی( مثل دندان های عقبی که به عنوان پایه و پشتیبان عمل می کنند) یا همان طور که ذکر شد وجود انحرافات ظاهری ناشی از ضریه و صدمه، انحرافات مادرزادی و یا دلایل متابولیکی کاربرد دارند.
بسته به اینکه چه منطقه ای از کاربرد را برای ابزار در نظر بگیریم و بخواهیم در کدام منطقه دندان جدیدی جایگزین کنیم و یا چه منظور هایی برای استفاده از آنها داشته باشیم، ایمپلنت های دندانی در مواد متفاوت و طرح های گوناگون قابل استفاده اند.
ایپپلنت در 60 سال اخیر به عنوان بهترین راه برای جایگزینی دندان های از دست رفته شناخته شده است و موفق ترین روش آن 25سال است که در اروپا اجرا می شود چرا که:
1. ظاهری کاملا طبیعی دارد.
2. نیازی به تراش دندان های مجاور هنگام کاشت نیست و به دندان های کناری آسیب نمی رساند.
3. دندان های کاشتنی نیرو را مانند دندان های طبیعی به استخوان وارد میکند و از تحلیل رفتن استخوان در ناحیه کشیده شده جلوگیری میکند.
4. باعث جلوگیری از حرکت دندان های مجاور به ناحیه بی دندانی می شود.
5. حس اعتماد به نفس فرد را باز می گرداند و زیبایی صورت را حفظ می کند.
6. همان طور که گفته شد مشکلات دندان مصنوعی(ایمپلنت متحرک) را ندارد.
7. باعث حفظ دندان های باقی مانده می شود، چون نیازی به پایه کردن دندان های دیگر نیست و خود یک پایه به شمار می رود.
8. باعث توانایی جویدن و صحبت کردن به طور عادی و معمول خواهد شد.
در پست بعدی به طور کامل در مورد ایمپلنت ها توضیح خواهیم داد.
منابع:
کتاب Biomaterials Science
و
در ادامه ی این روند Roberts در سال 1967 ابزار ورقه ای شکلی از فولاد ضد زنگ ساخت و آنرا ایمپلنت تیغه ای نامید. این تیغه که در اندازه یک قطع استخوان باریک ساخته شد، برای نازکترین برآمدگی ها نیز قابل پذیرش بود و امیدهای قابل توجهی را برای بشریت ایجاد نمود.
پس از مدتی Linkow با تغییر دادن مواد زیستی این ایمپلنت ها به تیتانیوم غیر آلیاژی باعث گسترش آنها شد که هم از نظر بین المللی قابل قبول بودند و هم در سایز ها و شکل های مختلف به هر نیاز کلینیکی جواب می دادند. این تغییرات در دهه 1970 در کاشت تیغه های فرورونده(Endosteal) مورد قبول عام واقع شد(شکل2).
در همین زمان مفهوم پیوند استخوانی((Osseointegration توسط دکتر Branmark در دانشگاه Gategurge سوئد به دنیا عرضه شد. Osseointegration به مفهوم ایجاد یک ارتباط مستقیم و ساختاری بین استخوان زنده(در اینجا استخوان فک) و سطح ایمپلنت کاشته شده است. در این پدیده که نوعی جوش خوردن است پس از قرار دادن ایمپلنت در استخوان فک، سلول های استخوان ساز به طرف آن مهاجرت می کنند و با استخوان سازی در سطح بدنه ایمپلنت سبب جوش خوردن استخوان فک به ایمپلنت می شوند. این تحقیقات برای اولین بار روی ایمپلنتی از جنس فلز تیتانیوم انجام گرفت.
تفکر اولیه کشف این پدیده با مطالعات میکروسکوپیکی حیاتی بر روی دندان ها و دیگر بافت ها درگیر با محفظه تیتانیوم کاشته شده حاصل شد. این محفظه دارای یک سیستم نوری برای انتشار نور بود و همین مسئله به محققین کمک می کرد تا متوجه پر شدن منافذ شوند. آنها فهمیدند که محفظه پیچی شکل تیتانیوم پس از مدتی با بافت استخوانی ترکیب شده و در حقیقت با استخوان سازی، شیارهای ناهماهنگ تیتانیوم پر می شود و ایمپلنت بدون حرکت در جای خود مستحکم خواهد شد. درست شبیه ریشه دندان.
این یافته ها پیش زمینه شروع تحقیقات و ساخت ریشه مصنوعی برای جایگزینی ریشه طبیعی دندان گردید.
مطالعه تجربی این آزمایش روی سگ ها انجام گرفت به طوری که پس از کشیدن دندان سگ و قرار دادن ایمپلنت پیچی شکل درون حفره دندان به بررسی پدیده پیوند استخوانی((Osseointegration پرداختند.
در حالتی که کمترین نیرو و فشار به ایمپلنت اعمال شود، بعد از یک دوره 3تا4 ماهه ایمپلنت پیچی شکل ثابت و به استخوان های اطراف متصل می شود(شکل3).
شکل3: کاشت ایمپلنت Noble Biocare) N.B) که به وسیله دکتر Branmark طراحی شد، در حالتی که لبه فوقانی اش با تاج استخوان پائینی جزأ هم سطح می شود کاملا زیر لثه فرو میرود. این کاشت های فرورونده باید دارای یک دوره 3تا6 ماهه در حال فرورفته بمانند که در این مدت کاملا پوشیده نیستند و در تماس با مخاط دهان برای ایمپلنت های دندانی به عنوان پایه هایی عمل خواهد کرد.
مطالعات و بررسی های رادیولوژی نشان داده که این ترکیب برای 10 سال بدون آماس و التهاب در سگها باقی می ماند. به علاوه اینکه ایمپلنت تک قطعه ای در عمل توانایی تحمل بار بیشتری نسبت به ایمپلنت های کامل دارد و مسلما زودتر به فک جوش خورده و می توان عملیات گذاشتن دندان روی آن را سریع تر انجام داد - البته درمان های سریع مستلزم وجود شرایطی خاص برای بیمار است و باید شرایط مناسب برای تسریع دوره درمان وجود داشته باشد- .
بر اساس این مطالعات و یافته ها، مبنای روش پیوند استخوانی((Osseointegration و سیستم ایمپلنت دکتر Branmark در سال 1962 رسما ثبت شد. در سال های بعد، تحقیقات اساسی ادامه پیدا کرد و اولین بیمار در سال 1965 معالجه گردید.
مطالعات و تجارب دراز مدت نشان داده است که روش پیوند استخوانی((Osseointegration یک فرایند قابل اطمینان برای معالجه بی دندانی ست و باعث شده ایمپلنت های ریشه ای مطلوب ترین و با نفوذترین طرح ایمپلنت شناخته شوند. امروزه اکثر ایمپلنت های ریشه ای و شبه ریشه ای بر اساس پیوند استخوانی((Osseointegration ساخته و طراحی میشوند(شکل 4)
شکل4: ایمپلنت های ریشه ای شیار دار در سایزها و طول های متنوع و هر کدام با تعدادی
از بند های اتصال دهنده طراحی می شوند تا بسیاری از شرایط ایمپلنت را تامین کنند.
ایمپلنت های شبه ریشه ای تا امروز نیز در حال توسعه هستند تا جایی که طیف وسیع و گیج کننده ای از ایمپلنت های مختلف به وجود آمده است که مزایا و معایب برخی هنوز به طور کامل مشخص نیست و گزینش آنها بر اساس سلایق و علاقه های فردی انجام می گیرد.
ایمپلنت تک مرحله ای- که از آن در این مقاله یاد شد و ابتدا ریشه نصب و پس از چند ماه دندان بر روی آن قرار می گیرد- طرفداران بیشتری دارد و اولین بار توسط ITIمعرفی گردید. این عملیات معرف فلسفه بارگذاری بلافاصله است که با کلیه کاشت های شیار دار ریشه ای قابل اجراست.
روش دومرحله ای به سادگی با اتصال دندان به بدنه ایمپلنت در زمان فرو رفتن در داخل لثه اجرا می گردد. امتیاز این روش جلوگیری از دوران 3تا6 ماهه انتظار برای روش پیوند استخوانی((Osseointegration و حذف عملیات دوم جراحی برای نصب دندان است.
« ساخت و طراحی»
برای ساخت ایمپلنت ها 4عامل اصلی را باید در نظر گرفت:
عامل اول نوع موادی ست که در ساخت ایمپلنت ها به کار می رود.
مثلا ایمپلنت N.B (Noble Biocare) و اغلب ایمپلنت های دیگر از تیتانیوم خالص تجاری ساخته شده اند. همان طور که می دانیم میزان خوردگی به جنس و طرح ایمپلنت بستگی دارد. پس باید نوع موادی که انتخاب می شوند طوری باشند که کمتر خوردگی رخ دهد. علاوه بر آن فلزاتی باید برای امیپلنت به کار روند که میزان حساسیت کمتری نسبت به بقیه ایجاد کنند.
تیتانیوم در حین برخورد با آب یا مواد اکسیدی دیگر(در دمای اتاق)، فورا روی سطح خود یک لایه اکسیدی به قطر nm 8-10 تشکیل می دهد(این لایه اکسیدی با قطر ها و در دماهای متفاوت برای برخی از فلزات دیگر نیز تشکیل می شود). این لایه اکسیدی باعث می شود تیتانیوم به ویژه در محیط های بیولوژیکی در مقابل خوردگی مقاومت نشان دهد. فرم آلیاژی تیتانیوم نیز به طور وسیعی برای ساختن این نوع ابزار به کار می رود. تجربه نشان داده است اگر آلیاژ تیتانیوم خالص باشد کاملا زیست سازگار است و هچنین دارای خواص مکانیکی قابل توجهی است.
عامل دوم طراحی ایمپلنت کاشتنی ست...
طراحی باید طوری باشد که در برش استخوانی محکم شده و یک ثبات ایجاد کند. حرکت های کوچک و جابجایی ایمپلنت که به موقعیت دندان پذیرنده در طی معالجات اولیه بستگی دارد، می تواند شبکه بافت های کلاژنی (تغذیه کننده از کلاژن) که در عمل چارچوب استحکام بخش بافت دندانی تلقی می شود را از بین ببرد. در چنین حالتی، پیچ اتصال دهنده(ایمپلنت) به جای استخوان سازی باعث تغییرات رشته ای بافت و کم کردن استحکام خواهد شد. همان طور که گفته شد در این سیستم های شبه ریشه ای ثبات اولیه به وسیله ایمپلنت های پیچی شکل(حلزونی) که به داخل برش شیار دار استخوان فک می رود، ایجاد می شود(اگر استخوان زیاد متراکم نباشد، از خود ایمپلنت برای ایجاد شیار درخلال فرو کردن می توان استفاده کرد).
طرح های دیگر فرورونده شامل طرح های استوانه ای و بی شیار، شکل های مارپیچی(فنری)، استوانه ای نازک شده، توپ های رسوب یافته و استوانه هایی که تا حدودی خالی هستند می باشد.
گاهی اوقات کاشت های استوانه ای با "پلاسمای تیتانیوم" یا "فسفات کلسیم" پوشیده می شوند(هیدروکسی آپاتایت). این پوشش سطحی با بالابردن استحکام سطح در نگهداری های اولیه:
1. باعث محکم شدن دقیق ایمپلنت ها در برش استخوانی می شود.
2. از حرکات کوچک در خلال معالجات اولیه جلوگیر می کند.
3. باعث پیش بینی های بهتری برای ادامه درمان خواهد شد. به ویژه در دندان هایی که تراکم کمتری داردند.
هیدروکسی آپاتایت به دلیل شباهتش به بافت تغذیه کننده (از کلاژن) باعث ایجاد اتصالاتی به استخوان می شود. این اتصلات زیستی هستند و فاقد هر گونه دخالت(چفت و بست) مکانیکی می باشند. این مفهوم به اصطلاح اتصال زیستی(Biointegration) تعریف شده است.
عامل سوم لزوم استفاده از تکنیک های خاص جراحی است که در حین جراحی و آمادگی مکان میزبان(لثه و بافت فک) برای دریافت ایمپلنت، از تولید گرمای بیش از حد جلوگیری کند. مطالعات نشان می دهد گرمای 47 درجه سانتی گراد و بالاتر برای مدت بیشتر از 30ثانیه به بافت ها و رگ ها آسیب زده و زنگ خطری برای حیات سول هاست. پس باید در حین جراحی به اندازه کافی دقت شود تا استئو بلاست ها (سلول هاي استخواني) در اثر گرماي زياد آسيب نبینند. همچینین با اسپري خنک کننده "سالين" می توان دماي استخوان را زير 47 درجه سلسيوس (تقريبا 117 درجة فارنهايت) نگه داشت.
سرانجام عامل آخر برای ایجاد یک ارتباط مستقیم بین استخوان و ایمپلنت استفاده از تکنیکی برای حفاظت مکان جدید ایمپلنتِ داخل استخوان، از فشار یا بار اضافی الزامی ست. پيچ ايمپلنت اگر self-tapping باشد با وارد کردن یک نيروي درست، از اعمال بار اضافي به استخوان در مکان مربوطه در حین پیچ شدن جلوگیری می کند (بار اضافي مي تواند استخوان را از بين ببرد که به اين شرايط استئونکروزيس مي گویند و اغلب به نقصي در پيوند ايمپلنت با استخوان فک منجر می شود.)
با توجه به عامل سوم و چهارم استفاده از ابزار دقیق و مناسب برای جراحی الزامی ست.(شکل 5)
« روند کاشت »
جراحی معمولا در داخل مطب پزشک و با بی حسی موضعی انجام می شود و برای تسکین درد و عوارض پس از جراحی ممکن است نیاز به مصرف دارو های مسکن و آنتی بیوتیک ها باشد.
بهتر است جراحی توسط یک جراح فک و صورت، یک جراح لثه و یک متخصص پروتز های دندانی انجام گیرد. همچنین به یک متخصص رادیولوژی برای ارزیابی مقدار، حجم و کیفیت استخوان قبل از عمل جراحی و برسی سلامت ایمپلنت پس از جراحی نیاز است.
بعد از گذشت 6تا12 ماه از کاشت ایمپلنت، سلامت بیمار توسط این 4 متخصص مجددا ارزیابی می شود. درصد موفقیت عمل ایمپلنت در بیماران مختلف، متفاوت است اما به طور متوسط این عمل در فک پایین 98% و در فک بالا 95% موفق بوده است.
« موارد منع استفاده از ایمپلنت»
1. سالم نبودن استخوان های فک و لثه و مبتلا بودن به بیماری های مزمن دهان و ندان
2. ابتلا به براکسیسم(سایش دندانها)
3. قند خونی که قابل کنترل نباشد
4. استفاده از مشروبات الکلی
5. کشیدن بیش از 6نخ سیگار در روز
افرادی که سیگار یا مواد الکلی مصرف می کنند باید مدت ها قبل از عمل، مصرف این مواد را ترک کرده باشند. همچنین برخی بیماران قلبی که داروهای خاصی مصرف می کنند باید قبل از عمل، مصرف داروها را با مشورت پرشک قطع کنند.
آرتروز استخوان شایعترین اختلال سیستم ماهیچه ای - اسکلتی و یکی از آثار وقایع بیولوژیکی- مکانیکی است، که هموئوستازی بافت را در مفاصل ناپایدار میکند. این بیماری منجربه درد مفاصل، شکنندگی، محدودیت حرکتی، آب آوردن و درجات مختلفی از تورم می شود.
آرتروز استخوان شایعترین اختلال سیستم ماهیچه ای - اسکلتی و یکی از آثار وقایع بیولوژیکی- مکانیکی است، که هموئوستازی بافت را در مفاصل ناپایدار میکند. این بیماری منجربه درد مفاصل، شکنندگی، محدودیت حرکتی، آب آوردن و درجات مختلفی از تورم می شود. اغلب مردم بالای ۶۵ سال به نوعی آرتروز دچار هستند.آرتروز روماتیسمی (RA) نوع رایجی از آرتروزمتورم است و بالاترین آمار ابتلا را در بیماران ۵۰-۳۰ سال دارد.
به نظر میرسد که خصوصیات پاتولوژیک اصل آرتروز مربوط به ناهنجاری عملکرد بافت در غضروف پیوندی تحمل کننده وزن و استخوان های زیر غضروفی است. RA توسط کندروسیت های تولید کننده سیگنال های تورهمانند اینترلوکی، ظهور متالوپروتئینازهای ماتریکس (MMP) ها ، کاهش تولید مهارکننده های MMP و شروع تولید بخش های ماتریکس نا بالغ همانند سلول های تمایز زدایی شده شناخته می شود.
تمامی این تغییرات موجب نازک شدن شبکه کلاژن، کاهش در اندازه تجمعات پروتوگلیکانی، از دست رفتن پروتئوگلیکان ها در مایع سینوویال و کاهش پایداری بیوشیمیایی می شود در نتیجه درون ریزی آب ایجاد شده، که سیتوکین ها یا آنزیم ها را به درون غضروف برده و باعث تورم آن می شود.
در حالی که مهندسی بافت نتایج احتمالی زیادی را پیش بینی کرده است، اما باید خاطرنشان سازیم که هیچ شیوه مهندسی بافتی یا هیچ شیوه درمانی تاکنون در ترمیم کامل بافتی که توانایی ترمیم خود بخودی را ندارد، موفقیت آمیز نبوده است، به عنوان مثال استخوان یکی از بافتهایی که به طور خودبخود قادر به بازسازی و ترمیم است غضروف مفصلی است. سالهاست که مشخص شده است، که عملکرد طولانی مدت غضروف مفصلی مرتبط به ترکیب و ساختار آن است و همچنین اجزایی که به طور مکانیکی آنرا همراهی می کنند.
حتی نواقص بسیار کوچک در سطح غضروف که به طور معمول ایجاد می شود، با بافتی مشبه غضروف مفصلی ترمیم نمی شود و در برخی مواقع هیچ بافتی در محل تخریب یافته تشکیل نمی شود، چنین نقصی بقیه قسمتها را نیز در بر خواهد گرفت و منجر به تخریب کل مفصل می شود. اما گاهی اوقات بازسازی غضروف مفصلی صورت میگیرد، بنابراین در چنین مواقعی باید به دنبال فرایندهای بازسازی بود، که برای نقص غضروف مفصلی مورد نیاز است، از قبیل ماتریکس، سیتوکین یا ترکیبات آن.
پیوند کندروسیت های اتولوگ یافته انسانی قبلا در اروپا و ایالات متحده انجام شده است، اما نخستین تلاشها برای ترسیم غضروف به صورت پیوند کندروسیت اتولوگ توسط Brittberg.e.t.al انجام شد. بعد برای نخستین بار این شیوه در بیماران با نواقص غضروفی عمیق در سطح مفصلی femoral-tibial زانوانجام شد.
● بخش های مورد نیاز در مهندسی بافت غضروف
پروتکل های مهندسی بافت مستلزم دست ورزی سلول های اتولوگوس جدا شده است. نمونه های بافت از بیماران توسط آنزیم هایی مانند کلاژناز و هیالورونیداز برای زدودن بخش های ماتریکس خارج سلولی، جدا می شوند. قسمت کوچکی از بخش سالم زانوی مجروح بیمار برداشته می شود، کندروسیت های تفکیک شده، در کشت گسترده و سپس در ناحیه مصدوم کشت می شوند.
تعداد کم سلول های در دسترس، شیوع فساد در جایگاههای دهنده و توانایی محدود سلول های برداشت شده برای تکثیر و تمایز از نواقص این پروتکل است.در نتیجه مطالعات بربازسازی بافت توسط پیش سازها یا سلول های بنیادی چند توان متمرکز شده است. برای اجرای موفق طرح درکلینیک دو هدف اصلی باید حاصل شوند:
۱) یک روند ساده با حداقل تهاجم برای جمع آوری سلول ها از بیمار و
۲) تمایز خصوصیات اساسی (مانند ثبات مکانیکی invivo, invitro در مدت کوتاه).
● استفاده از منبع سلول های ایده آل برای مهندسی بافت غضروف
انتخاب یک منبع ایده آل سلولی برای مهندسی بافت نیاز به رعایت اصولی دارد، که شامل دسترسی آسان و وجود منبع سلولی مناسب، توانایی گسترش وخود سازی منبع سلولی، توانایی برای تمایز یافتن به رده های سلولی تحت سیگنالهای ویژه و مشخص نبودن توانایی توموروژنیک و ایمنوژنیک بودن است.
در طی سالها، کاربرد سه نوع مهم از سلول ها درترمیم غضروف و مهندسی بافت مورد بررسی قرار گرفته است، که کندروسیت های committed سلول های بنیادی جنینی(ES) و سلول های بنیادی Adult نامیده می شوند. هر یک از این انواع سلولی مزایا و معایبی نسبت به دیگران دارند، که منجر به اجرای بیولوژیک ذاتی آنها می شود.
به عنوان مثال سلول های بنیادی جنینی که از توده سلولی داخلی بلاستوسیت های جنینی مشتق شده توانایی تومور شدن دارند. به عبارت دیگر سلولهای بنیادی بالغ ( به عنوان مثال MSC) از بافت های مختلفی مشتق شده اند، (به عنوان مثال مغز، استخوان، چربی و بند ناف و...) که آینده ای خوبی را در پزشکی ترمیمی به دلیل توانایی بالا برای خودترمیمی و خودسازی و تمایز در مدت زمان تحریک طی رده های ویژه دارند، بنابراین از آنجا که دسترسی به سلول های تمایز یافته اتولوگوس مانند کندروسیتها محدود است و وضعیت عملکردی آنها برای بازسازی مناسب نیست. به این دلیل استفاده از سلول های بنیادی پیش ساز مزانشیمی مناسب تر به نظر می رسد. حتی بافت های تمایز یافته دارای سلول های تمایز نیافته توانایی بازسازی بافت پس از ضربه، بیماری و یا کهولت را دارند.
چندین مطالعه آزمایشی توانایی سلول های بنیادی مزانشیمی (MSC) را برای ساختن غضروف زمانی که در ساختار حامل مناسب تثبیت شوند، ارزیابی کردند. پیوند سلول های اجدادی مزانشیمی ، درمان اختلالات ژنتیکی استخوان، غضروف و ماهیچه و مشابه آنچه در مطالعه برروی کودکان مبتلا به نقص ژنتیکی استخوان سازی وجود دارد، را تسهیل و تقریبا آنها را بر طرف می سازد. اختلالات ژنتیکی که می توانند توسط MSC درمان شوند، شامل اختلالات تخریبی مانند آرتروز استخوانی آرتروز ، پوکی استخوان و بیماریهای التهابی مانند آرتروز روماتیسمی (RA) است.
● داربست ها و مهندسی بافت غضروف
از آنجا که غضروف یک بافت غیر رگی بوده دارای توانایی محدود برای خودترمیمی است و اینکه در Invivo کندروسیت ها به شکل کروی بوده، اما در Invitro به شکل فیبروبلاست و کشیده هستند و شکل گردشان را از دست می دهند، این امکان وجود دارد که بیان ژنی تغییر یابد، بنابراین وجود یک داربست مناسب و ایده آل که فنوتیپ گرد کندروسیت ها را حفظ کند ضروری به نظر می رسد.
بنابراین علاوه بر انتخاب منبع سلولی مناسب برای مهندسی بافت غضروف ، طراحی یک جزء غضروفی مهندسی شده، به عنوان مثال جزء داربست گونه ای که سلول ها روی آن قرار گیرند، لازم است. اجزای فیزیکی از قبیل طراحی، منافذ میکرو، ماکرو و توپوگرافی یک جزء مهندسی شده بافتی نقش مهمی در تغییر عملکرد بیولوژیک آن ایفا می کند.
بنابراین داربست مناسب در مهندسی بافت غضروف مانند بافت های دیگر باید شامل یک سری اجزای کلیدی باشد، که از نظر زیستی تخریب پذیر و سازگار باشند. در ضمن متخلخل از نظر مکانیکی پایدار باشند و به سلول اجازه عبور و هدایت سیگنال های خارج سلولی را بدهند. اجزای زیستی طبیعی که برای تولید یک داربست فعال زیستی برای سلول های بنیادی که منجر به غضروف می شوند، شامل آگارز، آلجینات، هیالورونیک اسید، فیبرین و مشتقات کلاژن هستند.
یکی از مضرات این مشتقات ضعف مکانیکی که به شدت فوائد و کاربردهای کلینیکی شان را محدود می کند است.
در مقابل داربست های مصنوعی نسبت به داربست های طبیعی کمیت ها و کیفیت های مکانیکی و بیوشیمیایی و تخریب آنها در مقایسه با پلیمرهای طبیعی به آسانی تغییر و قابل کنترل است .
پلی آلفا هیدروکسی استرهای سنتزی زیست تخریب پذیر مانند پلی لاکتیک اسید (PLA) و پلی گلیکولیک اسید (PGA) به شکل گسترده در بافت های غضروف و استخوان به کاررفتهاند، پلی گلیکولیک اسید (PGA) داربستی است که به میزان زیادی برای مهندسی بافت غضروف مورد مطالعه قرار گرفته ، اما به سرعت تخریب شده و نسبت به دیگر داربست های مصنوعی از لحاظ ویژگیهای مکانیکی ضعیف تر است.
پلی لاکتیک اسید پلیمری است که به آهستگی جذب می شود، این پلیمر که باMSCS های انسانی پوشانده شده، غضروف زایی را در محیط برون تنی حمایت میکند.
داربستهای پلیمری نانوفیبری polydioxanone, copolymer poly-L-Lactide-&#۹۴۹;-Capro Lactone به عنوان نمونه ای مفید برای القای غضروف زایی بکار برده شده اند .
.هیدروژل ها نیز با این دیدگاه تکامل یافته اند تا برای رفع نواقص بافتی مورد استفاده قرار گیرند.
زمینه های پلیمر یا قابلیت اتصال متقاطع in situ که قابل تزریق هستند و سلول ها را به دام می اندازند، طراحی شده اند و تکنیک هایی که فواید هر دو ساختار ژل ها و ساختارهای فیبری متخلخل را با هم دارا هستند، به عنوان جایگزین های مناسبی برای داربست های ژلی یا فیبری در حال بررسی هستند. تحقیق همچنین بر توسعه داربست های هوشمند متمرکز شده که مهار کننده های التهاب یا آنتی بیوتیک را تحریک می کنند. ترشح آرام و کنترل شده این مولکول های فعال زیستی زمان کافی برای سازگارشدن و بالغ گشتن غضروف در یک محیط invivo ، موجب جلوگیری از عفونت اولیه پس از جراحی می شود.
● جنبه های ایمنی شناسی
دو خطر ایمنولوژیکی قابل توجه در ارتباط با استفاده از پیوند های غضروفی مهندسی شده وجود دارد.
۱) زمانی که میزان ماده زیستی کاهش یابد، سلول های غول پیکر مهاجم بدن یا گرانولوسیتها توسط داربست ها یا مواد تثبیت کننده معینی جذب شده و به بافت هیبریدی حمله میکنند.
۲) از آن جهت که بافت مهندسی شده کاملا بالغ نیست، سطح سلولها یا اپی توپ های پروتئینی ماتریکسی پوشانده نمی شوند. این اپی توپ ها معمولا از سیستم ایمنی مخفی می شوند و ممکن است به عنوان عامل بیگانه شناخته شوند. بیمارانی که پیوند غضروفی دریافت کرده اند، واکنش های هومورال علیه کلاژن های تیپ VI,IV نشان دادهاند که با فیبریل های کلاژن تیپII در ارتباطند. علی رغم اینکه مهندسی بافت به عنوان درمان اتولوگی در نظر گرفته می شود، پیشرفت بالینی ، مشکلات ایمنولوژیکی توام با درمان را خواهد داشت.
● آینده مهندسی بافت
مانند بسیاری از تکنولوژی های دیگر تکنولوژی مهندسی بافت به عنوان شیوه ای موجود در حال پیشرفت است. یکی از تکنولوژی های جدید در حال پیشرفت جداسازی و گسترش سلولهای بنیادی و شناسایی سیگنال های مورد نیاز برای تمایزشان به انواع سلولهای ویژه است. تکنولوژی دیگری که وابسته به این موضوع است، تغییرات ژنتیکی سلول ها در محیط آزمایشگاهی و محیط بدن می باشد.
اجزای ماتریکسی جدید به نظر می رسد، که با ترکیبات شیمیایی انتخاب شده پیشرفت مییابند، که این امکان را می دهد تا به عنوان یک تنظیم کننده غیر محلول عملکرد سلول عمل کنند. در نهایت ، به متدهایی توجه می شود که ویژگی های مکانیکی و رفتار بیوسنتزی سلولی را در invitro بهتر کنترل می کند.
بنابراین مهندسی بافت دانش جدیدی را فراهم خواهد آورد، که به شناخت از ویژگی های بسیاری از انواع سلول ها وابسته خواهد بود. این دانش به نظر می رسد، که پیشرفت های موجود در زمینه مهندسی بافت و پزشکی ترمیمی را معنا دار خواهد کرد که عبارتند از:
- کسب توانایی خالص سازی و تکثیر و تمایز سلول های بنیادی مزانشیمی
- تعیین اپتیمم شرایط برای کشت و تمایز سلول های بنیادی مزانشیمی
- به کارگیری مطلوب ترین روش از میان متدهای موجود برای وارد کردن سلول ها در پلیمر
سلول های مزانشیمال معمولا از آسپیره مغز استخوان از ستیغ فوقانی ایلیاک درلگن انسانها جداسازی می شوند، که این عمل توسط Digirdamo و pitterger و همکاران در سال ۱۹۹۹ انجام شده است. همچنین این سلول ها قابل جداسازی از اجزای فمور و تیبیا در استخوان نیز هستند که توسط Murphy۲۰۰۲ و همکاران وTriffit&#۹۴۵;oreffo Bord در سال ۱۹۸۸ جداسازی شدند.
نخستین موفقیت در جداسازی کلونیهای شبیه فیبروبلاست از مغز استخوان به عنوان MSCS مربوط به ۴ دهه قبل است که توسط Friedenstein و همکاران در سال ۱۹۷۰ انجام شده است، که این جداسازی از مغز استخوان موش صورت گرفت. اما جداسازی این سلول ها از خون بند ناف نوزاد با ترم کامل توسط اریکس(Erics) و گودوین (God win) و همکاران تائید شده است، اما جداسازی سلول های usse از خون بند ناف نوزاد با ترم کامل توسط jager و kagler و همکاران اخیرا صورت گرفته است.
تمایز سلول های مزانشیمی به غضروف توسط Fried enstein و همکاران در سال ۱۹۸۷ نشان داده شده است تمایز سلول های MSCS به غضروف در محیط حاوی یک سری ترکیب از اجزای القا کننده مختلف شامل اعضای خانواده TGFB بویژه TGFB۱, TGFB۳ صورت گرفته است. دیگر فاکتورهای القا کننده تمایز غضروفی برای پیش سازهای مزانشیمی Multipotent شامل BMP-۲ و BMP-۶ ، IGF-۱ ، bFGF صورت گرفته است، همچنین تمایز غضروفی MSCS توسط دگرامتازون القا می شود، اگرچه کارایی آن در مقایسه با TGF-B کمتر است.
استراتژی های بر اساس داربست هایی که هم به صورت مصنوعی و هم به صورت طبیعی وجود دارند و برای ترمیم غضروف مورد استفاده قرار گرفته اند همانند : پلیمرهای طبیعی شامل آلجینات، فیبرین، کیتوسان، هیالورونان، پلی (گلیکولیک اسید)، پلی (لاکتیک اسید)، پلی (کاپرولاکتون) و بسیاری از کو پلیمرهای پلی استر به طور وسیعی به عنوان داربست مورد استفاده قرار گرفته اند.
استراتژی مهندسی بافت غضروف بر اساس کندروسیت های In vitro برای ترمیم غضروف در دهه گذشته به طور وسیعی مورد استفاده قرار گرفته و پیشرفتهایی نیز در این زمینه تاکنون بدست آمده است، اما استفاده از MSCS برای ترمیم غضروف هنوز در مراحل اولیه است.
برای ایجاد تمایز غضروفی، MSC در غلظت بالا در محیط سه بعدی کشت می یابند، به گونه ای که اندرکنش سلول به سلول بسیار بالا بوده و برای القای غضروف زایی مناسب است.
بررسی های اخیر نشان داده که سلول های مزانشیمی هنگامیکه در یک محیط کشت Cell pellet(cp) قرار می گیرند اجزای غضروف را تولید میکنند.
داربست های هیدروژلی و غیر هیدروژلی به عنوان داربست های زیست تخریب پذیر ، بسیار انعطاف پذیر بوده و برای ترمیم نواقص بافتی، به خاطر شکل نامنظمی که دارند و به علاوه به این دلیل که سلول های مزانشیمی را تحت فشار قرار می دهند، تا کروی شکل شده و فنوتیپ غضروف زایی خود را حفظ کنند به کار گرفته می شوند.
داربست های غیر هیدروژلی که تا کنون مورد استفاده قرار گرفته اند، برای غضروف زایی سلول های مزانشیمی از پلیمرهای تخریب پذیر زیستی مصنوعی بدست آمده اند و به اشکال اسفنجی، فوم مانند یا رشته ای مانند بوده و بسیار متخلخل هستند، علاوه بر این داربست NFSS که از نظر زیستی تخریب پذیر است برای کشت انواع مختلف سلولی مورد استفاده قرار گرفته است و به نظر می رسد که برای مهندسی بافت استخوان و غضروف مناسب است.
ماتریکس کلاژن نوع I به عنوان یک ناقل تخریب پذیر زیستی بیولوژیکی نیز برای غضروف زایی سلول ها در محیط برون تنی مورد استفاده قرار گرفته است و همچنین پلیمر پلی گلیکولیک / پلی لاکتیک اسید (E۲۱۰) نیز به عنوان ناقل مصنوعی تخریب پذیر زیستی استفاده شده است.
در مطالعات دیگر نشان داده شده است، که داربست هایی از قبیل پلی اتیلن گلیکول و هیدروژل هایی بر اساس آگارز نیز برای غضروف زایی مناسب است.
داربست کلاژن GAG نیز قادر است که غضروف زایی را حمایت کند، که این داربست برای تمایز غضروفی سلول های مزانشیمی مشتق شده از مغز استخوان Rat مورد استفاده قرار گرفته است.
HYAF یک داربست قابل تخریب و قابل جذب است که از استری شدن هیالورونات سدیم ایجاد شده است و جزء مهم ماتریکس غضروفی خارج سلولی است نقش مهمی در فرایند بیولوژیک بازی می کند، که تمایز کندروسیت ها را تحت تاثیر قرار می دهد .
(poly-laclic-, lycolic-acid) نیز داربستی است، که سلول ها قادرند روی آن قرار گیرند، بدون این که از بین بروند وبرای تمایز غضروفی در invivo در خرگوش مورد مطالعه قرار گرفتند.
داربست های شیشه ای بسیار متخلخل ، نشان داد، که برای غضروف زایی و استخوان زایی msc مشتق شده از مغز استخوان مناسب است.
در نهایت در حال حاضر دو محصول غضروف و پوست توسط مهندسی بافت به دلایل عدم پیچیدگی بافتهای ذکر شده و همچنین تحقیقات فراوان در این زمینه ها همان طوریکه در این مقاله به طور خلاصه به آن اشاره شده به صورت تجاری در دسترس میباشند
|
این وبلاگ شامل مطالب پراکنده علمی و دل نوشته هایه ادبی، اجتماعی است.
