روش جدیدی برای بازسازی استخوان‌های آسیب‌دیده

جامعه علمی طی ۳۰ سال اخیر تلاش کرده است تا یک جایگزین مصنوعی را برای بافت استخوان ارائه دهد که به ترمیم استخوان آسیب‌دیده و بیمار کمک می‌کند. پژوهشگران "دانشگاه مک‌گیل"(McGill University) کانادا، روش جدیدی را برای پرورش دادن بافت مصنوعی استخوان ابداع کرده‌اند.

حوزه در حال پیشرفت مهندسی بافت استخوان که در مورد پرورش سلول‌های استخوانی در آزمایشگاه کار می‌کند، روی موادی موسوم به چارچوب سلولی متمرکز شده است و سپس این ساختارها را به بدن منتقل می‌کند تا به ترمیم آسیب‌های استخوان بپردازد. داربست‌ها مانند استخوان، به شبکه‌ای به هم پیوسته از منافذ کوچک و بزرگ نیاز دارند که به سلول‌ها و مواد مغذی امکان می‌دهد تا پخش شوند و به تولید بافت استخوانی جدید کمک کنند.

فرآیند امیدوارکننده گروه دانشگاه مک‌گیل، با تغییر ساختار داخلی ماده‌ای موسوم به نام اکسید گرافین کار می‌کند تا کارآیی آن را برای بازسازی بافت استخوانی افزایش دهد.

اکسید گرافین، یک ترکیب فوق نازک و بسیار قوی است که به طور فزاینده‌ای در الکترونیک، نورشناسی، شیمی، ذخیره انرژی و زیست‌شناسی استفاده می‌شود. یکی از ویژگی‌های منحصر به فرد اکسید گرافین این است که وقتی سلول‌های بنیادی روی آن قرار می‌گیرند، تمایل دارند به سلول‌های استخوان‌ساز موسوم به "استئوبلاست"(osteoblasts) تبدیل شوند.

این گروه چندرشته‌ای متشکل از پژوهشگران بخش مهندسی معدن و مواد، مهندسی برق و دندانپزشکی دانشگاه مک‌گیل دریافتند که با افزودن ترکیب روغن و آب به اکسید گرافن و سپس منجمد کردن آن در دو دمای گوناگون، دو اندازه متفاوت از منافذ در سرتاسر ماده تولید می‌شود.

"مارتا سروتی"(Marta Cerruti)، از پژوهشگران این پروژه گفت: هنگامی که ما سلول‌های بنیادی مغز استخوان موش را در این چارچوب متخلخل قرار دادیم، سلول‌ها تکثیر شدند و درون شبکه منافذ پخش شدند. این نشانه امیدوارکننده‌ای است مبنی بر این که روش جدید ما در نهایت می‌تواند برای بازسازی بافت استخوان انسان استفاده شود.

وی افزود: ما نشان دادیم که این چارچوب‌ها کاملا زیست‌سازگار هستند. هنگامی که سلول‌ها را در این چارچوب‌ها قرار می‌دهید، می‌توانند در همه چارچوب نفوذ کنند و در کل آن ساکن شوند.

پژوهشگران به شکل دادن منافذی با اندازه‌های گوناگون در چارچوب و همچنین پرورش سلول‌ها پرداختند. "ییون چن"(Yiwen Chen)، پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: این کار بدون "سینکروترون"(synchrotron) ممکن نبود زیرا چگالی کم اکسید گرافین به این معنی است که فقط مقدار بسیار کمی نور را جذب می‌کند.

وی افزود: تا جایی که ما می‌دانیم، این نخستین بار است که از نور سینکروترون برای دیدن ساختار چارچوب‌های اکسید گرافین استفاده می‌شود.

اگرچه ممکن است هنوز سال‌ها زمان باقی مانده باشد تا استفاده گسترده بالینی از این روش جدید ممکن شود اما سروتی فکر می‌کند که پژوهش آنها می‌تواند به سایر پژوهشگران کمک کند تا در مورد چگونگی تبدیل شدن سلول‌های بنیادی به سلول‌های استخوان، اطلاعات بیشتری به دست بیاورند.

چن گفت: شاید این پژوهش به درک بهتر زیست‌شناسی استخوان‌ها کمک کند که در غیر این صورت نمی‌توانستیم آن را درک کنیم. شاید در کوتاه‌مدت بتوانیم از روش‌های آزمایشگاهی برای درک بهتر استخوان و تولید داروهای جدید استفاده کنیم.