ساخت رگ مصنوعی نانو

به گزارش خبرگزاری صدا و سیما به نقل از روابط عمومی دانشگاه صنعتی امیرکبیر؛ آقای رحیم فتورهچی محقق طرح با اشاره به اهمیت طراحی و ساخت رگ مصنوعی، افزود: با این حال از دیدگاه بیومکانیکی مطالعات جامعی روی جایگزین‌های عروق انسان، صورت نپذیرفته است و بیشتر مطالعات بر خواص مکانیکی جایگزین‌های عروق، محدود به خواص استاتیک نظیر تنش و کرنش گسیختگی و کامپلیانس متمرکز بوده است.
وی با تأکید بر اینکه نبود تطابق خواص مکانیکی گرافت (پیوند) عروقی و رگی در ناحیه آناستوموز (اتصال گرفت به رگ) منجر به رخداد «هایپرپلازی اینتیما» (افزایش تعداد یاخته‌های بهنجار در بافت یا عضو) میشود، گفت: این رخداد نبود موفقیت گرافت به خصوص برای عروق طبیعی با قطر کمتر از ۶ میلیمتر را در پی دارد.
آقای فتورهچی با بیان اینکه گرافت‌های تجاری نظیر ePTFE و داکرون به وفور برای جایگزینی عروقی با قطر بالاتر از ۶ میلیمتر که دارای جریان خون قابل توجه هستند، با نرخ ماندگاری ۸۰ تا ۹۰ درصد در بازه زمانی ۵ سال به کار میرود، یادآور شد: به طور کلی بر خلاف عروق طبیعی، گرافت‌های تجاری در کرنش‌های پایین و نزدیک به فیزیولوژیک، تنش‌های بسیار بالاتری را تجربه میکنند به طوری که مدول الاستیک گرافت‌های تجاری تا ۱۰ برابر بالاتر از مدول الاستیک عروق طبیعی انسان در محدوده فشار‌های فیزیولوژیکی است که این امر منجر به عدم موفقیت در پیوند میشود.
وی اضافه کرد: بر این اساس گرافت‌های تجاری برای جایگزینی عروقی با قطر کمتر از ۶ میلیمتر، با موفقیت همراه نیست و منجر به گرفتگی گرافت خواهد شد. از این رو نیاز حیاتی برای جایگزین‌های عروق طبیعی قابل اتکا با خواص مکانیکی و بیولوژیکی نزدیک به عروق طبیعی احساس میشود.
این محقق به چالش‌های موجود در عمل قلب باز اشاره کرد و توضیح داد: در این نوع اعمال جراحی از رگ «صافینوس» برای جایگزینی شریان کُرونر مسدود شده استفاده میشود که در ۵۰ درصد موارد بعد از گذشت ۱۰ سال، عروق دوباره دچار گرفتگی شده و نیاز به عمل «بایپس» مجدد است ضمن آنکه استفاده از عروق خود شخص موجب تحمیل یک جراحی اضافه به منظور برداشتن از یک قسمت و ایمپلنت در محل دیگر بیمار خواهد شد.
وی تطابق نداشتن خواص بیومکانیکی را مهمترین دلیل ناموفق بودن عروق مصنوعی برای جایگزینی عروقی با قطر کمتر از ۶ میلی متر ذکر کرد و گفت: برای رفع این چالش مطالعاتی با عنوان «طراحی، ساخت و مشخصه یابی جایگزین عروقی نانو ساختار بر پایه پلی یورتان/نانولوله‌های کربن/ ژلاتین» در دانشگاه صنعتی امیرکبیر با هدف طراحی و ساخت عروق مصنوعی با خواص بیومکانیکی مشابه با شریان‌های سالم انسان اجرایی کردیم.
آقای فتورهچی ماده اصلی استفاده شده در ساخت این عروق را پلی یورتان درجه (گرید) پزشکی دانست و افزود: در میان پلیمر‌های زیست سازگار که برای طراحی و ساخت گرافت‌های عروقی استفاده میشود «پلی یورتان» درجه (گرید) پزشکی به سبب داشتن دو بخش نرم و سخت که در فرایند سنتز قابل کنترل است، مورد توجه بسیاری از محققان قرار گرفته است؛ چراکه گرافت‌های بر پایه پلی یورتان در مقایسه با گرافت‌های تجاری بسیار نرمتر بوده و انطباق بیشتری به عروق طبیعی دارد.
وی نانو لوله‌های کربن و پلیمر ژلاتین را از دیگر مواد استفاده شده در ساختار این رگ مصنوعی عنوان کرد و ادامه داد: همچنین سلول‌های «اندوتلیال» مورد نیاز در این مطالعات از طریق انستیتو پاستور تأمین شد و برای نخستین بار از نانو ساختار بر پایه پلی یورتان درجه (گرید) پزشکی، نانو لوله‌های کربن و پلیمر ژلاتین برای ساخت عروق مصنوعی استفاده شد. عروق مصنوعی ساخته شده خواص مکانیکی بسیار مناسبی در مقایسه با شریان‌های سالم انسان دارد و همچنین بستر این عروق شرایط بسیار مناسبی برای رشد، تکثیر و چسبندکی سلول‌های اندوتلیال دارد.
این دانش آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر گفت: ۷۰ درصد از مواد به کار رفته در این طرح در داخل کشور قابل تامین و ۳۰ درصد آن وارداتی است ضمن آنکه کلیه فرایند ساخت و مباحث مربوط به آزمون‌های بیولوژیکی در داخل کشور صورت گرفته است.
آقای فتورهچی روش ساخت در این طرح را روش الکتروریسی ذکر کرد و یادآور شد: این روش این امکان را به ما داد که ماده کامپوزیت را به شکل نانو فیبر تولید کنیم ضمن آنکه رگ مصنوعی تولید شده جاوی مجموع‌های از نانو فیبر‌ها است. نانو فیبر‌ها به سبب تخلخل بالا و نسبت سطح به حجم بالا شباهت بی نظیری به ماتریس خارج سلولی دارد و بستر بسیار مناسبی برای رشد و چسبندگی سلولی خواهد بود.
وی با اشاره به نتایج مطلوب آزمون‌های مطالعات مکانیکی و بیولوژیکی خارج از بدن (In vitro) به دست آمده، گفت: بر این اساس نمونه‌های در حال آماده سازی برای استفاده در بدن گوسفند و جایگزینی شریان آئورت این حیوان هستیم. در صورت کسب نتایج مناسب اقدامات لازم برای تجاری سازی و همچنین گرفتن مجوز‌های لازم برای ایمپلنت کردن در بدن انسان صورت خواهد گرفت که به طور معمول این روند بین ۳ تا ۱۰ سال زمان نیاز دارد.
مجری طرح با اشاره به اهمیت دستاورد‌های این مطالعات تأکید کرد: در ۳۰ درصد موارد فرد بیمار به دلیل استفاده در عمل‌های قبلی و سن بالا در بدن خود رگ جایگزین مناسب ندارد که در این موارد نیاز به عروق مصنوعی بیش از بیش احساس میشود و در صورت نهایی سازی این طرح و گرفتن مجوز‌های مربوط برای ایمپلت در بدن انسان، این طرح میتواند مشکلات این بیماران را مرتفع کرد.
وی انتشار دو مقاله در دو نشریات (ژورنال) معتبر را از دیگر دستاورد‌های این طرح نام برد.
این طرح از سوی آقای رحیم فتورهچی دانش آموخته و به راهنمایی آقای سید عطاءاله هاشمی و دکتر نبی اله ابوالفتحی و مشاوره خانم عاطفه سلوک از اعضای هیأت علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر و آقای الکساندر سیفعلیان اجرایی شد.