محققان در پژوهشی با عنوان «کاربرد مواد دریایی در ساخت داربست و ترمیم بافت» آورده‌اند، اولین عامل موثر در مهندسی بافت، طراحی داربست‌های مناسب است که به صورت سه بعدی برای اتصال اولیه یاخته‌ای و سپس تشکیل بافت در شرایط مصنوعی و طبیعی ساخته شده است.

در این پژوهش که توسط خانمناز عبادی کارشناسی ارشد زیست فناوری دریا دانشکده علوم و فنون دریایی دانشگاه خلیج فارس و احمد شادی استادیار گروه زیست فناوری دریا دانشکده علوم و فنون دریایی دانشگاه خلیج فارس انجام شده، نشان می‌دهد داربست‌های یاخته‌ای باید قابلیت جذب زیستی و تجزیه‌پذیری زیستی داشته باشند، در این صورت به تدریج ساختار داربست با یاخته‌های جدید از بافت عملکردی جایگزین می‎شوند. یک داربست مناسب باید دارای تخلخل بالا، منافذ شبکه‌ای متصل به هم برای رشد یاخته‌ای، انتقال مواد مغذی و متابولیت‌های زائد، سازگاری و جذب زیستی با میزان تجزیه و جذب قابل کنترل برای جایگزینی بافت، سطح شیمیایی مناسب برای اتصال، تکثیر و تمایز یاخته‌ای، وضعیت مکانیکی مناسب برای تطابق بافت در مکان کاشت و تجدیدپذیر برای تنوع شکل و اندازه در ساخت باشد.

پژوهشگران می‌گویند، دریا منبع عظیمی از مواد و مولکول‌هاست و موجودات دریایی حاوی منابع کشف نشده‌ای هستند که در زیست فناوری کاربرد فراوان دارند. ترکیبات دریایی دارای ویژگی‌های جدید و وضعیت بیوشیمیایی منحصر به فرد هستند. پلی ساکاریدهای دریایی، پلیمرهای زیستی هستند که از مونومرهای کربوهیدرات معمولا هگزوز تشکیل شده‌اند و توسط پیوندهای گلیکوزیدی به هم متصل شدند. تنوع پلی ساکاریدهای دریایی با تغییرات شیمیایی و فیزیکی افزایش می‌یابد و برای کاربرد، گسترده می‌شوند.

گونه‌های دریایی به صورت تجاری برای انسان دارای اهمیت هستند

مهمترین پلی ساکاریدهای دریایی شامل آگار، آلژینات، کاراگینان، کیتین، کیتوزان و فیکویدان‌ها هستند. گونه‌های دریایی به صورت تجاری برای انسان دارای اهمیت هستند و در زمینه‌های مختلف زیست پزشکی مانند جراحی، مهندسی بافت و انتقال دارو مورد استفاده قرار می‌گیرند. منابع عمده مواد زیستی دریایی از ماهی‌ها، بی‌مهرگان، پستانداران، خزندگان، قارچ‌ها و مرجان‌ها به دست می‌آیند، به عنوان مثال پوست و استخوان ماهی منبع غنی از کالژن و هیدروکسی آپاتیت است و جلبک‌ها منبع غنی از پلی ساکاریدهای مختلف هستند که در زمینه مهندسی و ترمیم بافت می‌توانند مورد استفاده قرار بگیرند.

استفاده از مواد با منشا دریایی در زمینه‌های مهندسی بافت و موفقیت آن در شرایط طبیعی نیازمند افزایش دانسته‌ها و یافته‌ها در این حوزه است. مسیری که همراه با مواد دیگر برای مهندسی بافت آغاز شده تا به یک راه‌حل واقعی در زمینه بالینی دست یابد. مهندسی بافت یک روش درمانی مناسب در پزشکی برای حال و آینده است. هدف از مهندسی بافت، برگردان، تولید دوباره یا بهبود عملکرد بافت‌های آسیب دیده یا بافتی است که عملکرد خود را به دلیل بیماری‌های مختلف از دست داده است.

این امر با طراحی جایگزین‌های زیستی یا ساخت داربست میسر می‌شود زیرا ساخت دوباره بافت را موجب می‌شود. مهندسی بافت شامل استفاده از یاخته‌های جدا شده یا یاخته‌های جایگزین، القا کننده‌های بافت و قرار دادن یاخته‌ها بر روی یا داخل ماتریکس برای ترمیم یا تولید دوباره بافت است. داربست‌ها شامل مواد زیستی جامد متخلخل سه بعدی است که برای ترمیم بافت طراحی شده‌اند و برهم کنش مواد زیستی و یاخته‌ها را بهبود می‌بخشد. چسبندگی یاخته‌ای، موجب انتقال مناسب گازها، مواد مغذی و فاکتورهای تنظیم کننده و باعث زنده ماندن یاخته‌ها، تکثیر و تمایز آن‌ها می‌شود. همچنین تجزیه قابل کنترل داربست برای میزان تولید دوباره بافت ضروری است و باید حداقل واکنش التهابی وجود داشته باشد.

مواد زیستی مورد استفاده برای داربست به صورت طبیعی یا سنتزی هستند و باید دارای ویژگی‌های خاصی باشند. پلیمرها مواد زیست سازگاری هستند که در تولید دوباره بافت در پزشکی کاربرد دارند زیرا دارای انعطاف‌پذیری بوده و قابلیت دستکاری دارند و به قطعاتی با وزن مولکولی پایین شکسته می‌شوند که می‌توانند توسط بدن حذف یا بازجذب شوند. پلیمرهای طبیعی شامل پروتئین مانند کالژن، آلاستین، کراتین، اکتین، میوزین، الیاف و فیبرینوژن یا پلی ساکاریدها مانند سلولز، آمیلوز، دکستران، کیتین، گلیکوزآمینوگلیکان یا پلی نوکلئوتیدها مانند DNA و RNA  هستند.

کشف تنوع اقیانوس‌ها برای اهداف زیست پزشکی و صنعتی توجه بی‌شماری دارد

محققان می‌گویند، تکنیک‌های غربالگری اخیر نشان می‌دهد که تنوع شیمیایی در اقیانوس‌ها بسیار بالاتر از آن است که بتواند توسط سنتز و روش‌های شیمیایی استاندار به دست بیاید. در واقع ارزش واقعی مواد مشتق شده از دریا و ترکیبات آن به ویژه در آب‌های عمیق، تنها می‌توانند تصور شوند. بنابراین کشف تنوع اقیانوس‌ها برای اهداف زیست پزشکی و صنعتی توجه بی‌شماری دارد و برای پیشرفت علم امید بخش است. ساختارهای دریایی الگوی مناسبی برای مهندسی بافت هستند زیرا موجودات دریایی دارای مواد زیست فعال با طیف گسترده‌ای از خواص و ویژگی‌ها هستند که در زمینه‌های پزشکی کاربرد دارند.

انواع مختلفی از ترکیبات از موجودات آبزی جدا شده است که در برنامه‌های سلامت مانند مهندسی بافت مفید هستند. در طول دو دهه گذشته استفاده از سازه‌های دریایی برای مهندسی بافت و انتقال دارو مورد توجه ویژه قرار گرفته است. یلی ساکاریدهای دریایی دارای ویژگی‌های جدید و منحصر به فردی هستند که برای استفاده در داربست‌های یاخته‌ای مناسب است. مهمترین پلیمرهای دریایی شامل آگار، آلژینات، کاراگینان، کیتین، کیتوزان، کالژن، گلیکوزآمینوگلیکان و سرامیک‌های دریایی هستند که وضعیت مناسب و منحصر به فردی برای مهندسی بافت دارند.

براساس این پژوهش، این پلی ساکاریدها و پلیمرهای دریایی از جلبک‌ها، سخت‌پوستان، اسفنج‌ها، مرجان‌ها، دیاتومه‌ها، شعاعیان، کوانوفالژله‌ها، باکتری‌ها، بی‌مهرگان و مهره‌داران دریایی به دست می‌آیند. این ترکیبات به علت نداشتن سمیت و سازگاری زیستی، تخلخل بالا و میل اتصال به سلول‌ها برای مهندسی بافت و ساخت داربست بسیار مناسب هستند. کیتوزان دومین پلیمر غالب در طبیعت بوده و به طور فراوان در سخت‌پوستان دریایی وجود دارد. کیتوزان به علت تخلخل بالا و خاصیت ضد میکروبی در ترکیب با سرامیک‌های دریایی و هیدروکسی آپاتیت، برای ساخت داربست‌های استخوان مناسب است.

مرجان‌های دریایی نیز به علت شباهت ساختاری با اسکلت انسان در ترمیم بافت استخوان نقش دارند. آلژینات و آگار به علت دارا بودن خاصیت تشکیل ژل و دارا بودن میزان زیادی آب و نیز تخلخل بالا برای ترمیم زخم مناسب هستند. کیتوزان و کندروئیتین سولفات در ترمیم بافت غضروف مورد استفاده قرار می‌گیرند. کندروئیتین سولفات، گلیکوزآمینوگلیکانی است که قسمت عمده ماتریکس خارج یاخته‌ای غضروف را تشکیل می‌دهد. این ترکیب در ماهیان غضروفی مانند کوسه و سفره ماهی به وفور یافت می‌شود و برای ساخت داربست‌های غضروف نیز مناسب است.

همچنین، کیتوزان در ترمیم اعصاب محیطی آسیب دیده نقش مهمی دارد زیرا به علت تخلخل و میل اتصال بالا به یاخته‌های عصبی زمینه مناسبی برای اتصال یاخته‌ای و تکثیر آن‌ها فراهم می‌کند. استفاده از ترکیبات دریایی در ساخت داربست و ترمیم بافت از پتانسیل بالایی برخوردار است و در شرایط آزمایشگاهی و بعضی شرایط طبیعی نتایج رضایت بخشی داشته است. بنابراین استفاده از ترکیبات دریایی به علت دارا بودن ویژگی‌های جدید و منحصر به فرد در ترمیم بافت امید بخش بوده و تحقیقات و مطالعه بیشتر منجر به کشف و ساخت داربست‌های جدید با پتانسیل بالا خواهد بود.

این پژوهش در فصلنامه علمی علوم و فناوری دریا منتشر شده است.

انتهای پیام