تولید اندام جدید با بافت مصنوعی
استفاده از بافتهای مصنوعی و ساخته شده در محیطهای آزمایشگاهی یکی از جالب توجهترین دستاوردها و جهشهای فناوری نوین در عصر حاضر به شمار میآید تا آنجا که با استفاده از این دانـش گـسـتـرده، امـید به زندگی در بسیاری از بیماران افزایش خیرهکنندهای پیدا کرده است. در زمینه طراحی، تولید و پرورش ایمپلنتهای مدرن و بافتها و حتی اندامهای مصنوعی توجه به این نکته بسیار مهم است که بتوان موادی را تولید کرد که از ویژگیهای خاصی برخوردار باشند. مهمترین ویژگی این مواد همخوانی و تطابق آنها با طبیعت تلقی شده است.
با این حال نباید فراموش کرد که بافتهای موجود در بدن انسان از ترکیبات بسیار زیاد و پیچیدهای برخوردار هستند کــه تــولـیــد مـجــدد آنـهــا را در مـحـیــطهــای آزمـایـشـگـاهی و مواد ترکیبی بسیار سخت میکند. در حقیقت این پیچیدگی نتیجهای جز ناتوانی دانشمندان در کمک به بیماران نیازمند نداشته است. با این حال و به تازگی تحولات امیدوارکنندهای در این زمینه روی داده است.
تیمی از دانشمندان استرالیایی و کرهای در تلاشی مشترک به سرپرستی دکتر جفری اسپینکس و جونگ کیم موفق به ارائه شیوه نوینی در تولید مجدد بافتهای مصنوعی و کاملا مشابه بافتهای بسیار پیچیده بدن انسان شدهاند. در حقیقت کار اصلی آنها تولید مــادهای اسـفـنــج شـکـل و بـسـیـار مـتـخـلـخـل منحصربهفرد است که با توجه به برخورداری از ویـژگـیهـای مـکـانـیـکـی خاص خود، از شباهت خیرهکنندهای به مکانیک نهفته در بافتهای نرم بدن انسان برخوردار است. این ماده جدید دربرگیرنده شبکه گسترده و پیچیدهای از رشتههایDNA و نانولولههای کربنی است. دانشمندان با استفاده از نانولولههای کربنی باز هم این حقیقت علمی و پذیرفته شده را به اثبات رساندهاند که استفاده از فناوری نانو میتواند راهگشای بسیاری از بنبستهای علمی و تحقیقاتی جهان باشد و اکنون نیز استفاده از آنها در طراحی و ساخت بافتهای مصنوعی و بسیار پیچیده مشابه بافتهای طبیعی بدن انسان امیدهای زیادی برای ایجاد تحولی بنیادین در تولید بافتهای زیستی ایجاد کرده است.
بافتهای نرم نظیر تاندونها، ماهیچهها و پوست قسمتهای مختلف بدن و همچنین سایر اندامهای مشابه ویژگی خاص و منحصربهفرد حمایتهای مکانیکی خود را از شبکه فراسلولی به دست میآورند که با استفاده از انبوهی از فـیـبـرهـای نـانـویی مبتنی بر پروتئینها ساخته شدهاند. در این شبکه ساختاری پروتئینهای متفاوتی وجود دارند و دقیقا به واسطه همین تنوع است که یک بافت خاص در بدن میتواند در نقاط مختلف خود از نرمی و سفتی متفاوت و مـتـنـــوعـــی بــرخــوردار بــاشــد. ایـمـپـلـنــتهــا و ساختارهای داربستی که برای قرار گرفتن در بدن بیماران طراحی میشوند باید ضمن برخورداری از این خاصیت مهم، ویژگیهای دیگری نیز داشته باشند. ایمپلنتها و ساختارهای داربستی که برای رشد بافتهای مختلف بدن تولید میشوند باید از مواد نرم و متخلخلی ساخته شده باشند که در عین حال که بسیار نرم و حساس هستند، طول عمر قابل توجهی نیز در بدن بیماران داشته باشند. از آنجا که بسیاری از بافتهای زیستی که برای بیماران مختلف ساخته میشوند، در طول سالیان مدید فشارهای مکانیکی زیادی را متحمل میشوند، توجه به این نکته بسیار مهم است که از مواد مناسبی در ساخت آنها استفاده شود تا در شرایط مختلف فشردگی و کشیدگی خاصیت کشانی خود را از دست ندهند. در عین حال این مواد باید بهگونهای باشند که از استحکام و مقاومت بالایی برخوردار بوده و در برابر فشارهای مکانیکی قابل توجه و ناگهانی نظیر آنچه که در تصادفات رانندگی به وقوع میپیوندد تحمل قابل توجهی داشته باشند.
در ایــن فـنــاوری نــویــن دانـشـمـنـدان اسـتـرالـیـایـی و کـرهای از رشتههایDNA به عنوان یک شبکه استفاده کردهاند. این رشته نقش بسیار مهمی را ایفا میکنند و آن چیزی نیست جز در هم تنیدن نانولولههای کربنی داربستی شکل. این درهمتنیدگی در میان مایع یونی صورت میگیرد که در شکلدهی شبکهای از آنها و در نهایت تولید مادهای ژل مانند نقش اصلی را بازی میکند. این ژل از ویژگیهای ساختاری بسیار متمایزی برخوردار است و در حقیقت میتوان کلید اصلی این فناوری نوین را در همین ژل و ویژگیهای آن دانست. از آن جمله میتوان به این نکته اشاره کرد که همچون ابریشم و فیبرهای کربنی، این ساختار ژل مانند میتواند در صنایع مهمی نظیر نساجی به کار گرفته شود. از آن گذشته زمانی که این ساختار را در مایع مخصوصی قرار میدهند، میتوان از آن به عنوان رشته بسیار سختی در صنایع مختلف نظیر خودروسازی نیز استفاده کرد. فیبرهای خشکی که با استفاده از این ژل ساخته میشوند، در برگیرنده نانوفیبرهایی هستند که تنها 50 نانومتر قطر دارند. اما این پایان کار نیست و میتوان با ابتکارات دیگری بر قابلیتهای ساختاری این ژل افزود. به عنوان مثال دانشمندان به این نتیجه رسیدهاند که میتوان با قرار دادن این ساختار در کلراید کلسیم، ساختار بسیار متراکمتر و مستحکمتر به دست آورد. این فیبرهای اسفنجی شکل شباهت خیرهکنندهای به شبکه فیبرهای زیستی قسمت فراسلولی موجود در خارج از بافتهای بدن دارند. این فیبرها را میتوان به راحتی گره زد و حتی به اشکال گوناگونی تغییر فرم داد. نتیجه کار چیزی نیست جز دستیابی به مادهای منحصربهفرد که از خاصیت کشسانی فوقالعادهای برخوردار است و در عین حال که بسیار نرم و حساس است، از ساختار مستحکم و مطمئنی نیز بهره میبرد. نکته مهم در این فناروی نوین برخورداری همزمان این ماده جدید از این دو ویژگی بسیار مهم است.
اما باز هم این فناوری نوین ویژگیهای جالب توجهی دارد. رسانش الکتریکی قابل توجه آن را میتوان برگ برنده آن عنوان کرد. همین ویژگی موجب شده تا دانشمندان تنها به فکر استفاده از آن در پزشکی نوین نبوده و دامنه کاربرد آن را فراتر از تصورات فعلی عنوان کنند. به عنوان مثال استفاده از این ماده در ساخت الکترودها با هدف به کارگیری در محرکهای مکانیکی از جمله کاربردهای جالب توجه این فناوری عنوان شده است. استفاده از این فیبرها در ذخیرهسازی انرژی و طراحی و ساخت نسل جدیدی از حسگرها را نیز باید به دامنه کاربردهای این فناوری نوین افزود. به عنوان مثال دانشمندان با استفاده از این ماده جدید موفق شدهاند تا حسگر بسیار پیشرفته پراکسید هیدروژن تولید کنند که استفادههای گستردهای خواهد داشت. در کل به نظر میرسد این فیبرهای جدید تحولی تازه در پزشکی و صنایع الکترونیکسازی ایجاد خواهند کرد اما مهمتر از همه آنها این است کـه بـیـمـاران در آیـنـدهای نزدیک دیگر نگرانی درخصوص بافتهای مصنوعی نخواهند داشت.
مهدی کیا
تازه ها
گوناگون
پیشنهاد سردبیر
در تپش این هفته، ماجرای فریب و تعرض در پوشش عرفانهای دروغین و رمالی را بررسی کردیم
پشت پرده اتاقهای دود و طلسـم
