کمک به بهبود آرتروز با استفاده از ایمپلنت های بر پایه منسوجات

ترجمه: آزاده موحد

به گزارش سرویس اطلاع‌رسانی نساجی امروز، این ایمپلنت که از نخ های چند فیلامنتی تهیه شده از پلی اپسیلون-کاپرولاکتون(PCL، یک پلی استر زیست تجزیه پذیر) و غضروف به دست آمده از سلول های بنیادی تشکیل می‌شود، به عنوان جایگزینی برای غضروف های آسیب دیده یا از بین رفته مورد استفاده قرار می گیرد.

دانکن لاسلز، استاد جراحی و مدیریت و تحقیق در مورد دردهای انتقالی در دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی می گوید: "یکی از موضوعات مهم در بیماری آرتروز جایگزین کردن غضروف می باشد اما تا کنون روش موثری برای این کار پیدا نشده است. تمرکز اصلی بر جایگزینی یا بازیابی سطح غضروف با مواد اولیه مصنوعی بوده است. در حال حاضر بازسازی غضروف عملی نیست و بسیاری از محصولات مصنوعی مورد استفاده در این زمینه نیز با بدن هماهنگی ندارند."

طراحی ایمپلنت

فرشید گویلاک،استاد جراحی ارتوپدی در دانشگاه واشینگتن و بیمارستان کودکان شراینرز با همراهی بردلی استس و فرانک موتوس، موسسه درمان شناسی سایتکس را به منظور توسعه ایمپلنت فوق تاسیس کرده اند.

این ایمپلنت با به کارگیری ترکیبی از تکنیک های تولیدی تهیه شده است و بخشی از آن پارچه ای و بخشی به صورت ساختار سه بعدی چاپ شده می باشد که از سلول های بنیادی خود بیمار در آن استفاده شده است.

استس می گوید: "نخ ها با استفاده از یک فرایند بافندگی تاری پودی که به آن بافندگی سه بعدی ارتوگونال یا بافندگی سه بعدی می گویند، به منسوج تبدیل می شوند. بافندگی در سه جهت این امکان را فراهم می کند تا بتوان دانسیته نخ را در جهت هر سه محور کنترل کرد و در نتیجه خواص مکانیکی و تخلخل منسوج به دست آمده در تمام جهات کاربردی نیز قابل کنترل است. به منظور تقلید خواص مکانیکی غضروف بهترین نخ و بهینه ترین فاصله گذاری بین نخ ها انتخاب شده است."

منسوج به دست آمده در عین حال که عملکردی مشابه غضروف دارد هم زمان به قدری متخلخل است که اجازه رشد بافت جدید در درون و اطراف خود را بدهد. علاوه بر آن ساختار منسوج به گونه ای است که به راحتی بتواند با بافت های اطراف خود یکی شود.

تیم تحقیقاتی برای چاپ قسمت سه بعدی چاپی از ربات کمپانی ژاپنی موساشی استفاده کرده است. بخش منسوج ایمپلنت و بخش تولید افزودنی آن در طول فرایند تولید با هم یکی می شوند و یک ایمپلنت دو جزیی که قادر به تقلید خواص غضروف و جایگزینی آن است و استخوان(قسمت تولید افزودنی) را تشکیل می دهند.

طراحی ایمپلنت به گونه ای بوده است که با گذشت زمان عملکرد مفاصل را به بافت های خود بیمار بازگرداند و در نهایت حل شود.

استس می گوید: "پلی اپسیلون-کاپرولاکتون یا همان پی سی ال با گذشت سال ها جذب می شود. در نتیجه بدن فرصت کافی برای توسعه بافت های کارکردی در اطراف آن را دارد. ما در مطالعات پیش بالینی شاهد این فرایند بوده ایم."

آزمایش بر روی سگ ها

محققان در ابتدا مطالعاتی را پیرامون استفاده از ایمپلنت در روکش مصنوعی مفصل های سگ انجام دادند. در این مطالعات غضروف این امکان را داشت تا چند هفته پیش از جراحی بر روی ایمپلنت رشد کند. محققان ایمپلنت را بر روی منطقه آسیب دیده مفصل توپی لگن قرار دادند. با گذشت زمان ایمپلنت حل شد و در نهایت بافت طبیعی خود بیمار بر روی مفصل ترمیم شده باقی ماند.

سگ های مورد بررسی در این تحقیق به دو دسته تقسیم شدند: دسته ای که ایمپلنت برای آن ها استفاده شده بود و دسته ای که بدون ایمپلنت بودند. لاسلز و همکارانش جراحی ها را بر روی سگ ها انجام دادند و پس از آن عملکرد و درد مفاصل را در هر دو گروه بررسی کردند.

با گذشت چهار ماه پس از جراحی گروهی که ایمپلنت غضروف بر روی مفصل آن ها کار گذاشته شده بود، از نظر درد و عملکرد به همان حالت اولیه پیش از آسیب بازگشتند در حالی که در گروه دوم هیچ گونه بهبودی حاصل نشد. محققان همچنین مشاهده کردند که ایمپلنت به طرز موفقیت آمیزی با مفصل لگن یکی شد و سطح آن را پوشاند.

لاسلز می گوید: "عملکرد این سگ ها پس از کار گذاشتن ایمپلنت به خوبی عملکردشان پس از انجام عمل جایگزینی مفصل یا حتی بهتر از آن بوده است."

آینده

تیم تحقیقاتی در حال کار برای تولید ایمپلنت های جدید در مقیاس انبوه می باشد. استس می گوید تولید قسمت پارچه ای ایمپلنت ساده تر و بی دردسرتر و تولید قسمت سه بعدی چاپی چالش برانگیز است. بنابراین تیم تحقیقاتی در حال حاضر در حال کار برروی این بخش از فرایند تولید می باشد.

آن ها امیدوارند که در سال 2022 برای اولین بار آزمایشیات بالینی بر روی انسان را انجام دهند و این فناوری را برای استفاده در حالات مختلف از بیماری و مفاصل دیگر نیز به کار بگیرند. استس می گوید که در حال بررسی استفاده از ایمپلنت جدید در مفاصل زانو، بازو و مچ پا هستند. آن ها همچنین محصولاتی را تولید کرده اند که از نظر بیولوژیکی بهبود یافته اند و به صورت بالقوه این قابلیت را دارند که در درمان بیماری های پیشرفته تر مورد استفاده قرار گیرند.

برای مثال داشمندان در بعضی تحقیقات خود با دستکاری کردن دی ان ای سلول هایی که بر روی ایمپلنت کاشته می شوند، ایمپلنت های هوشمند طراحی کرده اند. این کار باعث کاهش التهاب در اطراف بافت آسیب دیده و در نتیجه تسریع فرایند درمان می شود.

موسسه سایتکس مجوز به کارگیری فناوری ایمپلنت های جدید را داده است. محققان کالج پزشکی ویسکانسین و دانشگاه پردیو نیز در این کار سهیم بوده اند.