ارائه روشی نوین برای ترمیم بافت عضلانی توسط محققان دانشگاه تهران
در پژوهشی تازه در دانشگاه تهران، گروهی از محققان دانشکده‌های فنی این دانشگاه موفق به طراحی نوعی داربست نوآورانه برای ترمیم بافت‌های آسیب‌دیده عضلانی شده‌اند. این تحقیق به هدایت پیام زاهدی، دانشیار دانشکده مهندسی شیمی، و به سرپرستی پارمیدا حریرچی، دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی شیمی انجام شده است. هدف اصلی این تحقیق، ساخت داربستی است که بتواند محیط مناسبی برای رشد و بازسازی سلول‌های عضلانی فراهم کند.
اهمیت طراحی داربست در مهندسی بافت
در مهندسی بافت، یکی از چالش‌های اصلی، طراحی داربست‌هایی است که مشابه با محیط طبیعی، سلول‌ها را به درستی رشد داده و به تکثیر و تمایز آن‌ها کمک کنند. این داربست‌ها علاوه بر تأمین حمایت مکانیکی، باید ویژگی‌هایی مانند زیست‌سازگاری، پایداری مکانیکی و تخریب کنترل‌شده را داشته باشند. در این تحقیق، داربستی طراحی شده است که بر پایه الاستومرهای کریستال مایع (LCEs) ساخته شده است. این داربست قادر است به سلول‌های عضلانی کمک کند تا رشد و سازمان‌دهی بهتری داشته باشند و در نتیجه، خواص مکانیکی بافت ترمیمی بهبود یابد.
ویژگی‌های الاستومرهای کریستال مایع (LCEs)
الاستومرهای کریستال مایع (LCEs) به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد خود، از جمله قابلیت تغییر شکل تحت تأثیر نور و دما، به مواد بسیار مناسب برای استفاده در داربست‌های زیستی تبدیل شده‌اند. این مواد می‌توانند در رباتیک نرم و ساخت عضلات مصنوعی نیز کاربرد داشته باشند. در این پژوهش، از این مواد برای طراحی داربست استفاده شده تا ویژگی‌های سطحی و مکانیکی داربست‌ها به طور دقیق تنظیم شود و سلول‌ها به درستی رشد کنند.
بررسی تابش فرابنفش و تأثیر آن بر داربست‌ها
در بخش دیگری از این تحقیق، پژوهشگران با استفاده از تابش فرابنفش به داربست‌های ساخته‌شده، ویژگی‌های آن‌ها را بهبود بخشیدند. تابش فرابنفش باعث افزایش چسبندگی سلول‌ها و نظم‌دهی بهتر به ساختار آن‌ها شد. این تغییرات باعث شد تا داربست‌ها زیست‌سازگاری بیشتری داشته باشند و عملکرد بهتری از خود نشان دهند.
نتایج آزمایش‌های زیستی و شبیه‌سازی‌ها
نتایج آزمایش‌های زیستی نشان داد که سلول‌های عضلانی در داربست‌های تابش‌یافته با فرابنفش به‌طور مؤثری رشد کرده و به ساختارهای فیبری مشابه با بافت طبیعی عضله تبدیل شدند. همچنین، شبیه‌سازی‌های پایتون نشان داد که تابش فرابنفش به بهبود تخلخل داربست و نظم سلولی کمک می‌کند، که این موضوع موجب ایجاد محیط مناسبی برای رشد و جهت‌دهی سلول‌ها می‌شود.
کاربردهای داربست در درمان و ترمیم عضلات
این داربست‌ها می‌توانند در ترمیم بافت‌های عضلانی آسیب‌دیده، درمان بیماری‌های عضلانی و حتی تولید عضلات مصنوعی در محیط آزمایشگاهی به کار روند. دکتر زاهدی توضیح داد که داربست‌های طراحی‌شده با الاستومرهای کریستال مایع تابش‌یافته با فرابنفش، علاوه بر زیست‌سازگاری بالا، قابلیت‌های خاصی در سازمان‌دهی سلول‌ها دارند و می‌توانند عملکردی شبیه به بافت‌های طبیعی ارائه دهند. این تحقیق می‌تواند به‌عنوان الگویی برای طراحی داربست‌های زیستی در سایر بافت‌های بدن استفاده شود و کاربرد مواد هوشمند در مهندسی پزشکی را گسترش دهد.
این نتایج به‌تازگی در نشریه «شیمی مواد امروز» منتشر شده است و راه را برای گسترش استفاده از این تکنولوژی در مهندسی بافت هموار می‌کند.
آینده روش‌های طراحی داربست‌های نوین
یکی از جنبه‌های مهم این پژوهش، پیشرفت‌های چشمگیری است که در طراحی داربست‌های نوین به وجود آمده است. استفاده از الاستومرهای کریستال مایع در ترکیب با تابش فرابنفش نه تنها باعث بهبود زیست‌سازگاری داربست‌ها شده، بلکه قابلیت‌های مکانیکی و ساختاری این داربست‌ها را نیز تقویت کرده است. این دستاورد می‌تواند کاربردهای بسیار گسترده‌ای در مهندسی پزشکی و ترمیم بافت‌های آسیب‌دیده داشته باشد، به‌ویژه در حوزه‌هایی مانند ترمیم بافت‌های عضلانی، درمان آسیب‌های اسکلتی-عضلانی و تولید بافت‌های مصنوعی. در آینده، این نوع داربست‌ها می‌توانند در بسیاری از بخش‌های پزشکی و زیست‌پزشکی مورد استفاده قرار گیرند، از جمله تولید اندام‌های مصنوعی یا ترمیم بافت‌های داخلی.
پتانسیل استفاده از تابش فرابنفش در مهندسی بافت
در این تحقیق، تابش فرابنفش به‌طور خاص برای تغییر ویژگی‌های سطحی داربست‌ها و بهبود چسبندگی سلول‌ها به‌کار رفته است. این تکنیک باعث می‌شود که داربست‌ها به محیطی مناسب برای رشد و تمایز سلول‌ها تبدیل شوند. از آنجا که تابش فرابنفش ویژگی‌های فیزیکی داربست را تغییر می‌دهد، این روش به‌ویژه برای ترمیم بافت‌های حساس به‌کار می‌رود، زیرا می‌تواند به‌طور دقیق تنظیم شود تا خواص سطحی و مکانیکی داربست را بهینه کند. به‌علاوه، این فرایند در کاهش هزینه‌ها و زمان‌های مورد نیاز برای تولید داربست‌های زیستی مؤثر است.
کاربردهای بالقوه در درمان بیماری‌های عضلانی
این داربست‌ها می‌توانند در درمان بسیاری از بیماری‌های عضلانی کاربرد داشته باشند، به‌ویژه در بیماری‌هایی که باعث تحلیل رفتن یا ضعف عضلات می‌شوند. به عنوان مثال، در بیماری‌هایی مانند دیستروفی عضلانی، استفاده از این نوع داربست‌ها می‌تواند به بهبود وضعیت عضلانی کمک کند. این داربست‌ها به‌ویژه برای بیمارانی که نیاز به ترمیم بافت‌های آسیب‌دیده دارند، به دلیل ویژگی‌های خاص خود مانند توانایی تنظیم خاصیت‌های سطحی و مکانیکی، می‌توانند مفید واقع شوند. در نهایت، این فناوری می‌تواند به تولید بافت‌های مصنوعی عضلانی با ویژگی‌های مشابه بافت طبیعی کمک کند.
روش‌های شبیه‌سازی و مدل‌سازی در تحقیق
یکی از بخش‌های کلیدی این تحقیق، استفاده از شبیه‌سازی‌های پایتون برای پیش‌بینی عملکرد داربست‌ها در شرایط مختلف بوده است. این شبیه‌سازی‌ها به پژوهشگران کمک کرده‌اند تا تأثیر تابش فرابنفش را بر ویژگی‌های داربست و نحوه رشد سلول‌ها بهتر درک کنند. مدل‌های دینامیکی و تصاویر شبیه‌سازی‌شده نشان داده‌اند که تابش فرابنفش به‌طور قابل‌توجهی بر ساختار داربست تأثیر می‌گذارد و محیط بهتری برای رشد و سازمان‌دهی سلول‌ها فراهم می‌آورد. این روش‌های شبیه‌سازی می‌توانند به طراحی دقیق‌تر داربست‌ها و بهبود عملکرد آن‌ها کمک کنند.
چشم‌انداز استفاده از مواد هوشمند در مهندسی پزشکی
استفاده از مواد هوشمند، به ویژه در زمینه مهندسی پزشکی، در حال گسترش است. داربست‌هایی که در این تحقیق طراحی شده‌اند، به‌عنوان نمونه‌ای از این مواد هوشمند عمل می‌کنند. مواد هوشمند می‌توانند خواص خود را به‌طور خودکار تحت تأثیر عوامل محیطی تغییر دهند، که این ویژگی آن‌ها را برای استفاده در مهندسی بافت بسیار جذاب می‌سازد. در آینده، با پیشرفت‌های بیشتر در علم مواد و مهندسی بافت، می‌توان از این مواد در درمان بیماری‌ها، ترمیم بافت‌ها و حتی تولید اعضای مصنوعی استفاده کرد. این روند می‌تواند به‌طور چشمگیری به توسعه درمان‌های جدید برای بیماران کمک کند و راه را برای تحول در پزشکی بازسازی شده هموار کند.
