ساخت بیوموادی با قابلیت استفاده در ایمپلنت‌های قلبی- عروقی

به گزارش خبرنگار حوزه علم و فناوری گروه علمی فرهنگی هنری خبرگزاری صداوسیما، دکتر هلما وکیلی فارغ التحصیل دانشگاه صنعتی امیرکبیر و مجری طرح «بررسی اثر همزمان دو جزء آبدوست و آبگریز روی خون سازگاری پوشش‌های هیبریدی پلی یورتانی» گفت: در حقیقت در این پژوهش با کارکرد روی شیمی سطح پوشش‌های پلیمری، موفق به ساخت بیوموادی خون سازگار با قابلیت استفاده در ایمپلنت‌های قلبی-عروقی مانند دریچه‌های قلبی، استنت‌های قلبی و به طور کلی بیومواد در تماس با قلب و عروق شدیم.
وی تاکید کرد: فلزات به علت داشتن خواص مکانیکی مناسب، می‌توانند به عنوان بیومواد در کاربرد‌های قلبی- عروقی مورد استفاده قرار گیرند. اما متاسفانه در اغلب استنت‌های فلزی بدون پوشش، ایجاد لخته و ضخیم شدن دیواره عروق گزارش شده است.

 

این محقق ادامه داد: پوشش دهی فلزات می‌تواند خواص سطحی آن‌ها را تا حد قابل توجهی بهبود بخشد. پلیمر‌های خون سازگار می‌توانند به عنوان پوشش بیومواد استفاده و مانع جذب پروتئین و تشکیل لخته شوند.
وی گفت: در میان این پلیمرها، پلی یورتان‌ها به دلیل خواص مکانیکی عالی و چسبندگی مناسب به زیرآیند مورد توجه واقع شده اند. در این پژوهش با تغییر شیمی سطح پلی یورتان، میزان زیست سازگاری و خون سازگاری آن به شدت افزایش یافت.
دکتر وکیلی با بیان اینکه در این طرح استفاده از اجزای آبدوست و آبگریز سبب تغییر ویژگی‌های سطحی پلی یورتان و ایجاد یک سطح منحصر به فرد می‌شود و موجبات ارتقای مرز‌های دانش را در زمینه ساخت بیوپلیمر‌های زیست سازگار و خون سازگار فراهم می‌کند، بیان کرد: به عبارت دیگر حضور نانو مواد آلی- معدنی POSS به همراه پلیمر آبدوست پلی اتیلن گلایکول میزان زیست سازگاری را از ۴۵ درصد به ۱۵۰ درصد رسانده و سبب افزایش قابل توجه حیات سلول‌ها و رشد و تکثیر آن‌ها می‌شود.
فارغ التحصیل دانشگاه صنعتی امیرکبیر اضافه کرد: از طرف دیگر، میزان تخریب گلبول‌های قرمز خون از ۲.۵ درصد به صفر می‌رسد و میزان پلاکت‌های چسبیده به سطح و جذب پروتئین فیبرینوژن روی سطح که از عوامل اصلی تشکیل لخته هستند نیز به شدت کاهش می‌یابد.
به گفته دکتر وکیلی، طبق نتایج به دست آمده، پلیمر‌های ساخته شده ظرفیت بالایی در زمینه کاربرد‌های قلبی- عروقی دارند.
وی با اشاره به مشکلات این طرح گفت: متاسفانه نبود امکان تامین مواد شیمیایی اولیه پژوهش به علت تحریم‌ها گریبانگیر بسیاری از پژوهشگرانی است که در داخل کشور کار می‌کنند.
دکتر وکیلی با اشاره به روند این طرح افزود: پلیمر سنتز شده با این فرمولاسیون خاص برای اولین بار توسط این تیم تحقیقاتی ساخته شد که مسلما دست یابی به فرمولاسیون مناسب از سختی‌های ابتدای کار بود که با تلاش و پشتکار فراوان حل شد.
وی با اشاره به برخی کاربرد‌های این طرح گفت: پلیمر‌های ساخته شده در وسایل در تماس با خون، مانند کتترها، استنت ها، پیوند‌های عروقی، دریچه‌های قلبی، غشا‌های اکسیژن رسانی و ... قابل استفاده هستند.
محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر با بیان اینکه فاز مطالعاتی، آزمایشگاهی و شبیه سازی دینامیک مولکولی این طرح پنج سال به طول انجامید، گفت: در نتیجه این پژوهش نشان داده شد ترکیب استراتژی‌های ضدانعقاد در یک ماده و حضور همزمان اجزای آبدوست و آبگریز نسبت به حالتی که هر کدام از این اجزا به تنهایی حضور دارند، می‌تواند سبب ایجاد یک سطح خون سازگار و مقاوم به لخته شود که موجب نجات جان هزاران بیمار می‌شود.
به گفته دکتر وکیلی، بهره گیری از دانش پلیمر در علم پزشکی گام بزرگی در حوزه بیومواد و سلامت انسان به حساب می‌آید.
وی با اشاره به مزیت‌های رقابتی طرح گفت: بزرگترین مزیت طرح میزان بهبود قابل توجه خون سازگاری در نتیجه تغییر شیمی سطح است. بهبود خواص مکانیکی و میزان جذب آب محدود را می‌توان از دیگر مزایای پلیمر‌های ساخته شده دانست.
دکتر وکیلی با اشاره به کاربرد‌های طرح افزود: پلیمر‌های ساخته شده در حوزه پلیمر‌های پزشکی در تماس با خون قرار گرفته و در کاربرد‌هایی مانند استنت قلبی، کتتر، دریچه قلبی، پیوند‌های عروقی و ... قابل استفاده هستند.
این طرح در قالب تِز دکتری به راهنمایی دکتر محسن محسنی از دانشکده مهندسی پلیمر دانشگاه صنعتی امیرکبیر و دکتر حسین قنبری از دانشکده فناوری‌های نوین پزشکی دانشگاه تهران و تحت مشاوره دکتر حسام مکی و دکتر حسین یحیایی از دانشکده مهندسی پلیمر دانشگاه صنعتی امیرکبیر انجام شد. قسمتی از پژوهش نیز در دوره فرصت تحقیقاتی دکتر وکیلی در کشور اسپانیا انجام شده است.
در حال حاضر چهار مقاله ISI از این پژوهش منتشر و در ژورنال‌های معتبر بین المللی به چاپ رسیده است. دو مقاله ISI دیگر نیز در دست نگارش است.
در مقاله اول ساختار و مورفولوژی منحصر به فرد پلی یورتان فوق آبدوست هم از منظر آزمایشگاهی و هم از منظر شبیه سازی دینامیک مولکولی مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. در مقاله دوم، رفتار هوشمند و برگشت پذیر این سیستم‌ها در حضور فاز آبی مورد بحث قرار گرفته است. اولین بار است که چنین سیستمی با زاویه تماس صفر با آب و جذب آب بسیار محدود ساخته می‌شود. ابزار شبیه سازی دینامیک مولکولی و بررسی جدایی فازی علت چنین پدیده‌ای را توجیه می‌کند. در مقاله سوم سیستم پلی یورتان با سیستم حاوی جزء آبدوست و سیستم حاوی جزء آبگریز از منظر خواص زیستی مقایسه می‌شود و مقاله چهارم به بررسی خون سازگاری سیستم‌های فوق آبدوست می‌پردازد.
ساخت سیستم فوق آبدوست با جذب آب ناچیز، بررسی اثر همزمان دو جزء پلی اتیلن گلایکول و POSS بر خون سازگاری، ساخت نانوکامپوزیت پلی یورتانی دارای POSS و پلی اتیلن گلایکول بر پایه پلی-کربنات، استفاده از تکنیکی نوین برای شبیه سازی سنتز پلی یورتان و بررسی ریزساختار و نحوه برهمکنش با آب در سیستم‌های پلی یورتانی آبدوست به کمک ابزار شبیه سازی دینامیک مولکولی از نوآوری‌های این پژوهش بوده و نخستین بار است که در دنیا انجام می‌شود.