ایمپلنتی که استخوان را بازسازی می‌کند

نتایج مطالعه یک ایمپلنت جدید نشان می دهد که این ایمپلنت مهندسی زیستی باعث بازسازی طبیعی استخوان می شود. این پیشرفت می تواند به توسعه درمان های جدید برای کمک به افرادی که با آسیب های اسکلتی جدی زندگی می کنند کمک کند.

به گزارش سرگرمی روز، تحقیقات جدید مهندسی زیستی به ترمیم استخوان های آسیب دیده بدون ایجاد عوارض جانبی منفی که در درمان های دیگر دیده می شود، کمک می کند.

به گفته دانشمندان، انتظار می رود این پیشرفت منجر به نتایج بهتری برای بیماران شود.

به گفته محققان، این کشف می‌تواند راه را برای درمان‌های نوآورانه برای کمک به افراد مبتلا به آسیب‌های شدید اسکلتی یا بیماران سرطانی که از دست دادن استخوان را تجربه کرده‌اند، با ترویج بازسازی استخوان هموار کند.

دانشمندان اسکاتلندی در دانشگاه گلاسکو راهی جدید برای مهار اثرات شفابخش قوی «عوامل رشد»، مولکول‌های طبیعی که فرآیندهای بازسازی بدن را تسهیل می‌کنند، کشف کرده‌اند.

ساخت ایمپلنت جراحی با پلیمر ارزان قیمت

فاکتورهای رشد در زیست شناسی رشد ضروری هستند و رشد بدن را از نوزادی تا بزرگسالی تنظیم می کنند. آنها همچنین نقش مهمی در روند بهبودی بدن پس از آسیب دارند و فرآیندهای پیچیده ای را آغاز می کنند که به طور موثر بافت های آسیب دیده را ترمیم و دوباره به هم متصل می کند.

محققان دانشگاه گلاسکو از پلیمر ارزان قیمتی به نام پلی (اتیل آکریلات) یا PEA برای ساخت این ایمپلنت جراحی استفاده کردند که می‌توان آن را در نقص استخوان قرار داد.

ویژگی‌های سطحی منحصر به فرد این ایمپلنت به محققان این امکان را می‌دهد تا فاکتورهای رشد غیرفعال بدن را شناسایی کرده و اطمینان حاصل کنند که آنها فقط در جایی که نیاز دارند شروع به کار می‌کنند.

دکتر Udesh Dhawan، محقق دانشکده مهندسی جیمز وات دانشگاه گلاسکو، گفت: “فرآیندهای بیولوژیکی زیربنای این تحقیق بیش از دو دهه است که شناسایی شده اند، اما این اولین بار است که از آنها برای تولید این اثر احیا کننده استفاده می شود. .

وی افزود: توانایی رساندن مستقیم پروتئین های تثبیت شده به محل درمان از این طریق، کنترل بسیار بیشتری بر نحوه فعال شدن فاکتورهای رشد و شروع روند بهبودی فراهم می کند. همچنین در غلظت‌های بسیار پایین‌تری نسبت به درمان‌های قبلی عمل می‌کند و به کاهش بیشتر احتمال رشد استخوان‌های ناخواسته در خارج از جایی که نیاز به درمان است کمک می‌کند.

فیبرونکتین به سلول ها کمک می کند به هم بچسبند و رشد کنند

تحقیقات قبلی این تیم نشان داد که PEA با فیبرونکتین، یک پروتئین فراوان در بدن انسان که باعث افزایش چسبندگی و رشد سلولی می‌شود و شبکه‌هایی در مقیاس نانو را در سطح آن تشکیل می‌دهد، تعامل دارد.

با تشکیل این شبکه، شکل فیبرونکتین تغییر می کند و برخی از اسیدهای آمینه موجود در مولکول فیبرونکتین را در معرض دید قرار می دهد. این اسیدهای آمینه به طور طبیعی در بدن برای کمک به اتصال سلول ها به یکدیگر و همچنین ذخیره پروتئین های غیرفعال استفاده می شوند.

این تیم بخشی از یک پروتئین نوترکیب به نام beta-1 متصل به فاکتور رشد نهفته یا rLTBP1 را روی شبکه فیبرونکتین انداختند که باعث می‌شود این دو پروتئین به هم بچسبند و rLTBP1 به عنوان آهن‌ربایی برای پروتئینی به نام TGF-β1 عمل می‌کند. که به سلول های فاکتور رشد متصل می شود و بدن را تشویق می کند تا بافت استخوانی جدید را در دوزهای پایین تولید کند.

مولکول‌های TGF-β1 در یک مجموعه پروتئینی به نام LAP به دام افتاده‌اند که توانایی پروتئین را برای تحریک بازسازی استخوان تا زمانی که به آن نیاز ندارد، غیرفعال می‌کند.

مزایای عظیم این درمان جدید در محیط های بالینی

دکتر داوان گفت که این گام جدیدی در مسیر درست است، اما سیستم های فیزیولوژیکی بیش از آنچه که ما تصور می کنیم به هم مرتبط هستند و اینکه چگونه این استراتژی جدید بر سایر اجزای حیاتی بدن مانند سلول های ایمنی تاثیر می گذارد، باید دید.

با این حال، این نتایج بسیار دلگرم کننده است، و نشان می دهد که این درمان جدید می تواند مزایای زیادی در زمینه بالینی برای ترویج بازسازی استخوان داشته باشد.

محققان لوله های پلاستیکی کوچک را با PEA، فیبرونکتین و rLTBP1 پوشش دادند. آنها سپس پتانسیل این ایمپلنت ها را برای بازسازی استخوان در نقص های حیاتی در موش ها نشان دادند و در طول مطالعه، موش ها تحت بازسازی کامل نقایص استخوان قرار گرفتند.

به بهبود استخوان بیماران کمک می کند

پروفسور سالمرون سانچز، یکی از مدیران مرکز میکرومحیط سلولی در دانشگاه گلاسکو، گفت: رویکرد آنها برای کنترل فعال شدن فاکتورهای رشد می تواند فرصت های جدیدی را برای بیماران در آینده ایجاد کند.

وی بیان کرد: این امر می تواند به ترمیم استخوان در بیمارانی که به دلیل بیماری هایی مانند سرطان و یا به دلیل حوادث جدی قسمت های زیادی از بافت استخوانی خود را از دست داده اند کمک کند و کیفیت زندگی بسیار بالاتری را به آنها بدهد.

این مطالعه در مجله Advanced Materials منتشر شده است.