ابداع چنين تركيب زيست‌ساختار پليمري، تحت عنوان پوست مصنوعي يكي از شاهكارهاي اميدبخش در دنياي تلخ آسيب‌ديدگان عميق پوستي قلمداد مي‌شود.

با اين حال تاكنون روش‌هاي مختلفي براي ساخت داربست‌هاي پوستي بهتر مطرح شده است. در اين ميان يكي از جديدترين طرح‌هاي ارائه شده در اين زمينه در دانشگاه صنعتي اميركبير با نشان دادن قابليت تازه‌اي از نانواليافي از جنس ژلاتين و كيتوسان براي رشد سلول‌هاي پوستي، چشم‌انداز تازه‌اي را براي تحقيقات بعدي در زمينه بهينه‌سازي پوست‌هاي مصنوعي باز كرده است.

البته اين پروژه با همكاري پژوهشگران دانشگاه صنعتي اميركبير، دانشكده پيراپزشكي و مركز تحقيقات سلولي مولكولي دانشگاه علوم پزشكي ايران و مركز تحقيقات ايمونولوژي و سوختگي دانشگاه علوم پزشكي ايران به انجام رسيده است. پاي صحبت مهندس جواد جعفري، كارشناس ارشد مهندسي پزشكي از دانشگاه صنعتي اميركبير و مسوول اين پروژه نشسته‌ايم.

وقتي صحبت از پوست مصنوعي مي‌شود منظور چه نوع پوستي است و عمدتا در رفع چه ضايعاتي كاربرد داشته و چه فاكتورهايي دارد؟

پوست به عنوان خارجي‌ترين و از طرفي گسترده‌ترين بافت بدن به عنوان سدي در مقابل آسيب‌هاي مكانيكي خارجي و نيز ورود باكتري‌ها و عوامل بيماري‌زا و از طرف ديگر جلوگيري از تبخير آب و مايعات بدن ايفاي نقش مي‌كند. اين بافت، همواره در معرض آسيب‌هاي مختلف قرار مي‌گيرد كه مي‌توانند عملكرد آن را مختل سازند. پوست از لايه‌هاي گوناگون تشكيل شده است. اگر اين آسيب‌ها، لايه بيروني پوست را از بين ببرند، معمولا پوست حدود 14روز، بسته به سيستم ايمني بدن، قادر به بازسازي خود است. اما چنانچه شدت آسيب‌ديدگي به حدي باشد كه عمق بافت پوست مورد حمله قرار گرفته و جراحت به لايه‌هاي زيرين سرايت كرده باشد، پوست به تنهايي قادر به بازسازي خود نيست. چنين حالتي در سوختگي‌هاي نوع 3 مي‌تواند اتفاق بيفتد. هجوم عوامل بيماري‌زا و از طرفي تبخير مايعات بدن و از بين رفتن تعادل الكتروليتي بدن در اين شرايط، مي‌تواند حتي منجر به مرگ انسان شود. براي تحريك و ترغيب پوست به بازسازي در اين حالت بايد از جايگزين‌هاي پوستي استفاده كرد.

احتمالا اينجاست كه نقش جايگزين‌هاي پوستي مصنوعي به دليل محدوديت‌هاي استفاده هميشگي از پوست طبيعي پر رنگ مي‌شود.

جايگزين‌هاي پوستي از 2 منبع طبيعي و مصنوعي تامين مي‌شوند كه در حالت اول جايگزين پوستي از خود فرد يا شخص ديگر يا حتي حيوان مشابه تامين مي‌شود كه با توجه به طبيعي بودن آن، احتمال پذيرش توسط بدن افزايش مي‌يابد. اما محدوديت‌هايي مانند انتقال بيماري يا نبود تامين‌كننده كافي بافت مطابق با ميزان نياز در اين حالت، رويكرد را به سمت استفاده از مواد پليمري تخريب‌پذير براي توليد جايگزين‌هاي پوستي به روش مهندسي بافت، پيش مي‌برد. در اين حالت جايگزين توليدي، بستر مناسبي را براي رشد سلول‌هاي پوستي فراهم مي‌آورد و بدن ميزبان را براي تسريع فرآيند ترميم زخم تحريك مي‌كند و به سبب خاصيت خود پس از مدت زمان مناسب تخريب از سوي بافت طبيعي بدن جايگزين مي‌شود. عدم توليد آنتي‌بادي، دوام، انعطاف‌پذيري، مقاومت در برابر از دست دادن آب بدن و نيز هجوم باكتري‌ها، ازجمله فاكتورهاي مورد نياز براي توليد جايگزين‌هاي پوستي ايده‌آل هستند. به‌علاوه، راحتي توليد و امنيت استفاده نيز اهميت بسياري دارند.

حالا بپردازيم به روش ابداعي شما، در اين روش از چه شيوه‌اي براي توليد داربست پوستي استفاده كرديد و اين مساله چه برتري‌هايي را نسبت به روش‌هاي پيشين براي رشد بهتر سلول‌هاي پوستي ايجاد كرده است؟

از آنجا كه داربست‌هاي توليدي به روشمهندسي بافت به عنوان ماتريس خارج سلولي (ExtraCellular matrix) غيرطبيعي وارد عمل مي‌شوند، لذا هر چه شباهت ساختاري و رفتاري بيشتري با (ECM) طبيعي بدن داشته باشند، موفقيت پذيرش آنها توسط بدن بيشتر خواهد بود. بدن انسان در تركيب پيچيده‌اي از تخلخل‌ها، برآمدگي‌ها و فيبرهاي ماتريس خارج سلولي با ابعاد نانو زندگي مي‌كند. از اين‌رو گمان مي‌رود يكي از شرايط مناسب براي رشد سلول‌ها و متعاقب آن رشد بافت، تشكيل محيطي با ابعاد نانو باشد. از طرف ديگر با كاهش قطر الياف تا حد نانو، نسبت سطح به حجم آنها افزايش يافته، سلول‌ها سطح وسيع‌تري را نسبت به ساير روش‌هاي توليدي داربست‌هاي مهندسي بافت نظير ساختارهاي متخلخل توليد شده به وسيله freezdrying ، براي چسبيدن و رشد پيش رو خواهند داشت. از اين رو در اين طرح با استفاده از روش الكتروريسي، ساختاري نانواليافي از 2 پليمر طبيعي كيتوسان ژلاتين تهيه شده است.

دستگاه الكتروريسي با برخورداري از چه سيستمي موفق به ساخت ساختارهاي پليمري مي‌شود كه جايگزين پوست طبيعي خواهند شد؟

دستگاه از 3 قسمت سرنگ حاوي محلول پليمري، جمع‌كننده فلزي الياف و منبع توليد ولتاژ بالا تشكيل شده است. پتانسيل بالاي الكتريكي توليدي، محلول پليمري را به جت‌پليمري باردار تبديل كرده و شرايط را براي خارج كردن آن از نوك سرنگ و پرتاب به سمت جمع‌كننده فراهم مي‌سازد. در مدت زمان رسيدن جت‌پليمري به جمع‌كننده، مولكول‌هاي حلال تبخير شده و روي جمع‌كننده، الياف بسيار نازك در اندازه ميكرون تا نانومتر جمع مي‌شوند. اين روش يك رويكرد جديد براي توليد ساختارهاي اليافي و متخلخل براي كاربردهاي متنوع ازجمله ترميم زخم، رهايش دارو و به طور ويژه ساخت داربست‌هاي مهندسي بافت، ايجاد كرده است.

در طرح شما دو ماده كيتوسان و ژلاتين به طور همزمان توسط فرآيند الكتروريسي، به صورت نانو الياف، ريسيده مي‌شود. استفاده از اين 2 ماده در تركيب چه مزيت‌هايي را به دنبال خواهد داشت؟

كيتوسان، پلي ساكاريدي است كه از كيتين به دست مي‌آيد و خواص جالب توجه فيزيولوژيكي و بيولوژيكي متعدد از قبيل زيست‌سازگاري، زيست‌تخريب‌پذيري، فعاليت ضدباكتريايي و ضدتوموري از خود نشان مي‌دهد. از طرفي اين ماده به عنوان تسريع‌كننده فرآيند ترميم زخم مطرح است. آنزيم‌ها قادر به هيدروليز كيتوسان هستند و اوليگومرهاي تخريب شده آن توسط آنزيم‌هاي بافت، در ترميم مجدد بافت پوست منطقه زخم، موثر هستند. ژلاتين نيز يك پليمر طبيعي است كه به وسيله هيدروليز كنترل شده، از كولاژن، فراوان‌ترين پروتئين موجود در بافت همبند حيوانات، استخراج مي‌شود. اين ماده به سبب برخورداري از خواصي مانند منشأ بيولوژيكي ، زيست‌تخريب‌پذيري، زيست‌سازگاري، توانايي بندآوردن خون و دسترسي ارزان قيمت به طور گسترده در پروتزهاي عروقي، سيستم‌هاي رهايش دارو و ترميم زخم مورد استفاده قرار مي‌گيرد. نشان داده شده است كه استفاده از ژلاتين در كنار كيتوسان به منظور ارتقاي خواص فيزيكي، شيميايي و بيولوژيكي و افزايش انعطاف‌پذيري آن، مناسب است. همچنين با افزايش آب دوستي كيتوسان، شرايط مناسبي را براي رشد سلول‌ها فراهم مي‌آورد.

آيا اين طرح از آن دسته پروژه‌هايي است كه قرار است اجرايي شود يا همچون بيشتر پروژه‌هاي تحقيقاتي دانشگاهي، در حد آزمايشگاهي باقي خواهد ماند؟

در حال حاضر، بحث طراحي و ساخت داربست و آزمون‌هاي خارج بطني (in-vitro) به منظور ارزيابي ميزان زيست‌سازگاري و پذيرش آن، توسط سلول‌هاي فيبروبلاست انساني و نيز آزمون MTT ، به انجام رسيده است كه خوشبختانه تصاوير ميكروسكوپ الكتروني (SEM) گرفته شده از سلول‌ها و نيز نتايج آزمون MTT ، بيانگر زيست‌سازگاري مناسب ساختار و عدم ايجاد اثر منفي روي رشد و متابوليسم سلول‌ها بوده است. در مراحل بعدي به منظور كسب اطمينان كافي از عدم بروز تاثيرات منفي در مجاورت با بافت‌هاي زنده، بايد آزمون‌هاي داخل بطني (in-vivo) روي حيوانات انجام شده و نتايج هيستوپاتولوژي آن بررسي شود و در نهايت براي استفاده روي انسان مورد ارزيابي قرار گيرد. انجام اين مراحل منوط به توجه و حمايت مسوولان و ارگان‌‌هاي ذيربط است كه اميدوارم مساعدت كافي را چه از نظر ايجاد بستر مناسب در تامين امكانات مورد نياز و چه تامين هزينه‌هاي مورد نياز، مبذول كنند. چرا كه به ثمرنشستن طرح، نه‌تنها باعث برداشتن بار رواني از روي دوش كساني خواهد بود كه درگير با عوارض پوستي متعدد مانند سوختگي‌ها هستند و مي‌تواند به ايجاد آرامش براي آنها و بازگرداندن جان افراد شود، بلكه مي‌تواند در بازار رقابت با نمونه‌هاي موجود خارجي، از خروج ارز جلوگيري كند و خودكفايي ملي را در پي داشته باشد.