Home / خبرها / بیومتریالی برای سرعت بخشیدن به ترمیم استخوان که کمتر توسط بدن بیمار رد می شود

بیومتریالی برای سرعت بخشیدن به ترمیم استخوان که کمتر توسط بدن بیمار رد می شود

۲۷ نوامبر ۲۰۱۸- مهندسان زیستی دانشگاه ایالتیPenn  ، اعلام کردند ماده ای که از یک محصول طبیعی استخوان و مرکبات بنام سیترات ساخته اند، انرژی اضافه ای را که سلول های بنیادی برای تشکیل بافت استخوانی جدید نیاز دارند، فراهم می کند. درک مکانیسم عملکرد سیترات در کمک به بازسازی استخوان، به دانشمندان اجازه می دهد که داربست هایی را از این ماده بسازند که زیست تخریب پذیر بوده و به آهستگی سیترات را به محیط اطراف خود آزاد کند تا از آنها به عنوان الگوهای رشد استخوان استفاده کرده و ترمیم استخوان را  در پروسیجرهای مختلف سرعت بخشند.

پرفسور Jian Yang، استاد مهندسی زیست پزشکی، گفت: ما بیش از یک دهه است که بر روی سیترات در این آزمایشگاه تحقیق کرده ایم. ما می دانستیم که ۹۰ درصد سیترات ارگانیک در بدن انسان در بافت اسکلتی قرار دارد. اما تاکنون هیچ کس واقعا از سیترات به عنوان بلوک ساختمانی برای ساخت بیومتریالهای استخوان استفاده نکرده است. در این تحقیق جدید ما تلاش کردیم تا مکانیسم عملکرد سیترات را در ترمیم استخوان درک کنیم و از این اطلاعات برای هدایت طراحی مواد جدید بیومیمتیک بمنظور ترمیم بهتر استخوان استفاده نمودیم.

اگرچه در بسیاری از روشهای بازسازی استخوان از استخوان خود بیمار(اتوگرافت) استفاده می شود، اما استفاده از اتوگرافتها همیشه امکان پذیر نیست، به خصوص برای زخم های بزرگ و یا بافت استخوانی بزرگی که در طول درمان سرطان برداشته شده است. با این حال مواد مصنوعی فعلی باعث التهاب قابل توجهی می شوند. همچنین ترمیم استخوان با مواد فعلی به کندی و بصورت ضعیفی صورت می گیرد. بدن اطراف ایمپلنت را با بافت های فیبروتیک احاطه می کند و همین موضوع از ادغام آن با استخوان اطراف جلوگیری می نماید. اما ماده ی تولید شده توسط محققان دانشگاه ایالتی Penn  از ایجاد بافتهای فیبروتیک و احاطه ی ایمپلنت جلوگیری کرده و التهاب مزمن را به حداقل می رساند.

دانشجوی دکترا Chuying Ma متوجه شد که در غشای سلول های بنیادی یک حامل وجود دارد که کار آن نقل و انتقال سیترات به داخل سلول بمنظور افزایش سطح انرژی سلولی است. هنگامی که سلول های بنیادی استخوان به سلول های جدید استخوان تمایز می یابند، آنها به انرژی بیشتری برای حمایت از تشکیل فعال استخوان نیاز دارند. زمان ارائه ی سیترات و دوزی که وارد سلول های بنیادی می شود نیز بسیار مهم است. پرفسور یانگ و دانشجویش، اثر سیترات را بر روی تمایز سلول های بنیادی “تنظیمات متابونژنیک[۱]” نامیدند.

این تیم همچنین دومین عامل دخیل در تولید انرژی را که اسید آمینه فسفوسرین است، شناسایی نمود. محققان با این اطلاعات جدید درباره ی مکانیسم رشد مجدد استخوان، بیومتریالی را که شامل سیترات و فسفوسرین بود ساخته و آن را در مدل های موش آزمایش کردند. Chuying Ma گفت: با استفاده از این ماده ی جدید، ما شاهد رسوب گذاری زودهنگام استخوان جدید در طی یک ماه بودیم. فرآیند رسوبگذاری استخوان جدید با کمک این ماده خیلی سریعتر از مواد بیولوژیکی است که به طور گسترده در دستگاه های تایید شده ی FDA استفاده می شود. در این مطالعه در دو مدل حیوانی، نقص استخوان femoral condyle bone و cranial bone  مورد بررسی قرار گرفت. محققان در هر دو مدل حیوانی، شاهد تاثیر بهتر بیومتریال جدید در القای زودهنگام تشکیل استخوان و تحریک بلوغ استخوان نسبت به مواد تجاری تایید شده بودند.

پرفسور یانگ گفت: برای من، این یک یافته ی مهم است. سیترات در حال حاضر به عنوان یک رابط مرکزی بین متابولیسم سلول های بنیادی و تمایز این سلولها شناخته شده است. ما مکانیزمی را کشف کردیم که در آن سیترات نه تنها بر فعالیت سلول های بنیادی در استخوان، بلکه به طور ضمنی بر سایر انواع سلول ها و بافت ها تاثیر می گذارد.

او افزود: به عنوان مثال، غلظت بالایی از سیترات در مایع مغزی نخاعی اطراف مغز وجود دارد. اکنون مردم می توانند از این اطلاعات استفاده کرده و سیترات را به عنوان یک رگولاتور متابولیسمی در نظر بگیرند که فعالیت سلول های بنیادی را در همه ی انواع بافت ها و اندام ها در سراسر بدن تنظیم می کند. Chuying Ma گفت: اگر چه ما این ماده ی جدید را در جراحی دهان و دندان آزمایش نکرده ایم، اما فکر می کنیم که تکنیک ما دارای پتانسیل بالایی در برنامه های مرتبط، مانند پر کردن extraction site، تقویت استخوان و بازسازی فک پایین داشته باشد.

یانگ افزود: این بیومتریال جدید ممکن است برای بازسازی بافت نرم مانند بازسازی پریودنتال در جراحی دهان استفاده شود. این مطالعه در Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر شده است.

عنوان مقاله:

“Citrate-based Materials Fuel Human Stem Cells by Metabonegenic Regulation”

منبع:

http://dentistrytoday.com/news/industrynews/item/4103-biomaterial-fuels-bone-healing-with-less-rejection

 

[۱] metabonegenic regulation