پروژه ساخت پوست مصنوعی در دانشگاه صنعتی شریف

میلاد هنرمند

دکتر امیر شاملو، فارغ التحصیل دانشگاه استنفورد و برکلی آمریکا عضو هیئت علمی دانشکده مهندسی مکانیک و مدیر عامل شرکت بهین زیست آرامه(زیرمجموعه مرکز رشد دانشگاه شریف) مسئول اصلی این پروژه است و به دلیل گستردگی های این کار، پروژه اصلی به چندین پروژه کوچکتر تقسیم شده است که چندین دانشجوی دکترا، کارشناسی ارشد و حتی دانشجوی کارشناسی در حال فعالیت روی این پروژه ها هستند. مهندس مرتضی سرمدی دانشجوی کارشناسی ارشد رشته بیومکانیک از دانشجویانی است در رابطه با این پروژه در پژوهشکده محیط زیست زیر نظر دکتر شاملو مشغول فعالیت است.

پروژه ساخت پوست مصنوعی در دانشگاه صنعتی شریف
آزمایشگاه آنالیز_۳ ، پژوهشکده محیط زیست

پوست انسان سه لایه اصلی دارد که اپیدرمیس، درمیس و هایپودرمیس نام دارند. پوست انسان مانند سایر بافت های بدن از ساختمانی پروتئینی به نام ماتریس برون سلولی تشکیل شده است که باعث استحکام مکانیکی آن می شود. ماتریس برون سلولی محیطی را فراهم می کند تا سلول های پوستی روی آن تکثیر شوند و فعالیت کنند. در سوختگی های سطحی چون به ماتریس برون سلولی آسیب نمی رسد بدن بافت های آسیب دیده را ترمیم میکند و پوست به سرعت جایگزین می شود اما زمانی که زخم یا سوختگی عمیق باشد به دلیل آسیب رسیدن به ماتریس برون سلولی بدن هرچه تلاش کند بافت های پوست را جایگزین کند موفق نمی شود و احتمال ایجاد عفونت در محل زخم بشدت افزایش می یابد، در این پروژه هم هیچ پوستی بطور خارجی به بدن اضافه نمی شود در واقع موضوع اصلی ایجاد شرایطی است که بدن بتواند حتی در هنگام وارد شدن زخم های عمیق، خودش قادر به ایجاد مجدد ماتریس برون سلولی بطور طبیعی باشد.

پروژه ساخت پوست مصنوعی در دانشگاه صنعتی شریف2
ساختار پوست انسان

یکی از مهمترین الزامات پوست مصنوعی ساخته شده، بهینه بودن عملکرد آن از جنبه های مختلف همچون خواص زیست سازگاری، استحکام مکانیکی، تخلخل و خواص فیزیکی و شیمیایی است. در پروژه حاضر نیز، برای اولین بار در کشور بحث بهینه سازی خواص پوست مصنوعی مورد مطالعه و تحقیق قرار گرفته است. بدین منظور جنس نمونه ساخته شده، با درصد های مختلف پلیمر های مصنوعی و طبیعی با ویژگی های متفاوت بهینه سازی شده است.
از جمله پلیمر های استفاده شده در این محصول می توان به PVA (پلی وینیل الکل) که بصورت محلول در آب، و PCL (پلی کاپرو لاکتون) که بصورت محلول در فاز روغنی است، اشاره کرد.

پروژه ساخت پوست مصنوعی در دانشگاه صنعتی شریف3

یکی از محصولات مورد نظر در این پروژه یک داربست نوین هیدروژلی با قابلیت رهاسازی دارو از طریق میکرو و نانوذارت پلیمری است که ساخت آن برای اولین بار در کشور انجام می گیرد. این محصول بویژه برای بیماران دیابتی از اهمیت بالایی برخوردار است چرا که بدن بیماران دیابتی بطور عادی قادر به درمان زخم و رگزایی نیست. در نتیجه با اضافه کردن دارو بطور کنترل شده و پایدار به محل زخم، بدن این نوع بیماران نیز قادر به ترمیم عادی پوست و رگزایی خواهند بود.

یکی از روش های ساخت ساختار هیدروژلی مبتنی بر انجام چندین سیکل حرارتی بر روی یک محلول پلیمر آب گریز است به این صورت که چند ساعت در دمای زیر صفر درجه نگه داری می شوند و دوباره چند ساعت در دمای محیط قرار می گیرند، که با اینکار پیوند های cross-linking بین رشته های پلیمری ایجاد می کند، معمولا سه بار این فرایند سرمایش و گرمایش انجام می شود و در نهایت یک ماده ژل مانند که دارای ساختار سه بعدی و متخلخل در اندازه نانو است شکل می گیرد که همان داربست هیدروژل نام دارد. از جمله ویژگی های هیدروژل این است که می تواند تا ده برابر وزن خون آب جذب کند تا محیط مرطوب و مناسب برای رشد سلول ها را فراهم کند.

پروژه ساخت پوست مصنوعی در دانشگاه صنعتی شریف3
یکی از روش های ساخت ساختار هیدروژلی مبتنی بر انجام چندین سیکل حرارتی بر روی یک محلول پلیمر آب گریز است به این صورت که چند ساعت در دمای زیر صفر درجه نگه داری می شوند و دوباره چند ساعت در دمای محیط قرار می گیرند، استفاده می شود که با اینکار پیوند های cross-linking بین رشته های پلیمری ایجاد شوند معمولا سه بار این فرایند سرمایش و گرمایش انجام می شود و در نهایت یک ساختار ژل مانند که دارای ساختار سه بعدی و متخلخل در اندازه نانو است شکل می گیرد که همان داربست هیدروژلی است. از ویژگی های هیدروژل این است که می تواند تا حدودا ده برابر وزن خود آب جذب کند تا محیط مرطوب و مناسب برای رشد سلول ها را در محل زخم فراهم کند.

روشی که در این پروژه برای ساخت میکرو و نانوذرات حاوی دارو استفاده شده، روش محلول امولسیون دوگانه یا روش آب_روغن_آب است، که در آن ابتدا محلول امولسیون آب-روغنی ایجاد شده و سپس این محلول وارد فاز آبی دیگر می شود تا در نهایت محلول آب-روغن-آب ایجاد شود. در واقع ، دراین روش دارو (فاز آبی) در داخل میکرو کره هایی از جنس پلیمر (فاز روغنی) قرار دارد که این میکرو ذرات خود در محیطی با فاز آبی شناور هستند. از جمله مزیت های منحصربفرد این روش توانایی آزاد سازی پایدار و کنترل شده دارو به محل زخم در مدت زمان نیاز برای ترمیم زخم است. از این طریق کمک چشمگیری به بدن برای ترمیم محل زخم و ایجاد بافت و رگزایی خواهد شد و دیگر نیازی به تزریق دارو به صورت متناوب وجود نخواهد داشت.

یکی از مهمترین ویژگی های منحصر بفرد این پروژه ، موفقیت آمیز بودن نتایج مربوط به تست نمونه ها در شرایط in vivo (روی زخم های عمیق موش و خرگوش) بوده است. این پروژه همچنین در حال حاضر در همکاری با مرکز سوانح سوختگی و بیمارستان شهدای تجریش در حال انجام است. با توجه به تمام مزیت های برتر این محصول در مقایسه با نمونه های خارجی هزینه آن یک پنجم آنها تمام می شود.

پروژه ساخت پوست مصنوعی در دانشگاه صنعتی شریف3

4+

مطالب مرتبط

نظر بدهید