محققان ترکیبی از پودر استخوان طبیعی و برخی مواد پلاستیکی ساخت انسان را جایگزین استخوان های از دست رفته بیماران کردند.
به گزارش خبرگزاری دانا، محققان جان هاپکینز می گویند هر ساله، نواقص مربوط به تولد، تروما و جراحی منجر به نواقص استخوانی می شوند که فرد را نیازمند استفاده از جایگزین های استخوانی می کند.
معمولا پزشکان و جراحان برای حل این مشکل از استخوان فیبولا (نازک نی) بیمار استفاده می کنند که معمولا وزن زیادی را تحمل نمی کند. آن ها این استخوان را بریده و به صورت دلخواه شکل داده و آن را به جایگاه مورد نیاز ایمپلنت می کنند.
این روش نه تنها موجب ایجاد تروما در پای بیمار می شود، بلکه با موفقیت نیز همراه نیست زیرا معمولا این استخوان نازک نی جایگزین نمی تواند به خوبی استخوان اصلی شکل بگیرد و بعد از مدتی کارایی خود را از دست می دهد.
به منظور رفع این مشکل دکتر گریسون و همکاران جان هاپکینز در صدد آمدند که از بافت های پرینت شده سه بعدی استفاده کنند. آن ها برای تولید این بافت از پلیمر پلی کاپرولاکتون(PCL) استفاده کردند که از یک پلی استر زیست تجزیه پذیر استفاده کردند.
مطالعاتی که با استفاده از پلی کاپرو لاکتون صورت گرفته بود نشان می دهد که این پلیمر به اندازه کافی قوی هست اما تشکیل استخوان جدید را به خوبی حمایت نمی کند. بنابراین، آن ها این پلیمر را با مقادیر زیادی از پودر استخوان مخلوط کردند. این پودر استخوان از استخوان خلل و فرج دار زانوی گاو بدست آمده بود که سلول زدایی شده بود. پودر استخوان حاوی پروتئین های ساختاری طبیعی و ذاتی استخوان به همراه فاکتورهای رشد استخوانی است که به تبدیل سلول های بنیادی به سلول های استخوانی بالغ کمک می کند.
در گام اول آن ها به تست قابل پرینت بودن این کمپوزیت پرداختند و نسبت های مختلفی از PCL و پودر استخوان را مورد آزمون قرار دادند تا به مخلوط مناسبی دست پیدا کنند که قابلیت شکل دهی مناسبی دارد و می تواند رشد استخوانی را حمایت کند.
سپس برای ارزیابی قدرت القای استخوان زایی این داربست، محققان سلول های بنیادی مشتق از بافت چربی را به این ترکیب اضافه کردند. بعد از سه هفته، سلول های رشد کرده روی داربست هایی با ۷۰ درصد پودر استخوان، بیش از صد برابر داربست PCLخالص، ژن های استخوانی را بیشتر بیان کردند. اما اضافه کردن بتا گلیسرول فسفات به مجموعه، منجر به این شد که داربست هایی که ۳۰ درصد آن ها را پودر استخوانی تشکیل می داد در مقایسه با سایر داربست ها، بیش از ۳۰ درصد کلسیم بیشتری را به ازای هر سلول تولید کنند.
در نهایت آن ها این داربست ها را روی موش های مدل شده برای نواقص استخوانی تست کرده و مشاهده کردند در موش هایی که این داربست ها با سلول های بنیادی بارگیری شده بود، ظرف مدت ۱۲ هفته از شروع آزمایش نقص استخوانی ایجاد شده در جمجمه موش ها به خوبی ترمیم شد. نتایج سی تی اسکن حاکی از استخوان زایی بهتر داربست های حاوی پودر استخوانی در مقایسه با داربست های پلی کاپرولاکتون خالص بود.
معمولا پزشکان و جراحان برای حل این مشکل از استخوان فیبولا (نازک نی) بیمار استفاده می کنند که معمولا وزن زیادی را تحمل نمی کند. آن ها این استخوان را بریده و به صورت دلخواه شکل داده و آن را به جایگاه مورد نیاز ایمپلنت می کنند.
این روش نه تنها موجب ایجاد تروما در پای بیمار می شود، بلکه با موفقیت نیز همراه نیست زیرا معمولا این استخوان نازک نی جایگزین نمی تواند به خوبی استخوان اصلی شکل بگیرد و بعد از مدتی کارایی خود را از دست می دهد.
به منظور رفع این مشکل دکتر گریسون و همکاران جان هاپکینز در صدد آمدند که از بافت های پرینت شده سه بعدی استفاده کنند. آن ها برای تولید این بافت از پلیمر پلی کاپرولاکتون(PCL) استفاده کردند که از یک پلی استر زیست تجزیه پذیر استفاده کردند.
مطالعاتی که با استفاده از پلی کاپرو لاکتون صورت گرفته بود نشان می دهد که این پلیمر به اندازه کافی قوی هست اما تشکیل استخوان جدید را به خوبی حمایت نمی کند. بنابراین، آن ها این پلیمر را با مقادیر زیادی از پودر استخوان مخلوط کردند. این پودر استخوان از استخوان خلل و فرج دار زانوی گاو بدست آمده بود که سلول زدایی شده بود. پودر استخوان حاوی پروتئین های ساختاری طبیعی و ذاتی استخوان به همراه فاکتورهای رشد استخوانی است که به تبدیل سلول های بنیادی به سلول های استخوانی بالغ کمک می کند.
در گام اول آن ها به تست قابل پرینت بودن این کمپوزیت پرداختند و نسبت های مختلفی از PCL و پودر استخوان را مورد آزمون قرار دادند تا به مخلوط مناسبی دست پیدا کنند که قابلیت شکل دهی مناسبی دارد و می تواند رشد استخوانی را حمایت کند.
سپس برای ارزیابی قدرت القای استخوان زایی این داربست، محققان سلول های بنیادی مشتق از بافت چربی را به این ترکیب اضافه کردند. بعد از سه هفته، سلول های رشد کرده روی داربست هایی با ۷۰ درصد پودر استخوان، بیش از صد برابر داربست PCLخالص، ژن های استخوانی را بیشتر بیان کردند. اما اضافه کردن بتا گلیسرول فسفات به مجموعه، منجر به این شد که داربست هایی که ۳۰ درصد آن ها را پودر استخوانی تشکیل می داد در مقایسه با سایر داربست ها، بیش از ۳۰ درصد کلسیم بیشتری را به ازای هر سلول تولید کنند.
در نهایت آن ها این داربست ها را روی موش های مدل شده برای نواقص استخوانی تست کرده و مشاهده کردند در موش هایی که این داربست ها با سلول های بنیادی بارگیری شده بود، ظرف مدت ۱۲ هفته از شروع آزمایش نقص استخوانی ایجاد شده در جمجمه موش ها به خوبی ترمیم شد. نتایج سی تی اسکن حاکی از استخوان زایی بهتر داربست های حاوی پودر استخوانی در مقایسه با داربست های پلی کاپرولاکتون خالص بود.
