تنفس ‌طبیعی ‌‌با ریه مصنوعی

محققان مرکز پژوهشی فناوری‌های نوین در مهندسی علوم زیستی دانشگاه تهران هم در راستای ساخت بافت‌های مصنوعی در کشور و کمک به بیماران دردمند، به دانش فنی طراحی و ساخت ریه مصنوعی بر پایه غشاءهای فیبری توخالی دست یافته‌اند. این دانش قابل گسترش به سیستم‌های کلیه و کبد مصنوعی هم است که در نهایت بیماران دیالیزی و هپاتیتی نیز از این فناوری بهره‌مند می‌شوند. در ضمن این دستاورد می‌تواند گام بزرگی در جهت دستیابی و توسعه فناوری ساخت و طراحی ریه مصنوعی قابل ایمپلنت و دیگر اندام‌های مصنوعی باشد. با ساخت ریه مصنوعی ایران در رتبه پنجم کشورهای دارای این فناوری قرار گرفت و برای اولین بار روش کامل جدید تست و ارزیابی عملکرد ریه مصنوعی، در جهان ارائه شد.

محققان مرکز پژوهشی فناوری‌های نوین در مهندسی علوم زیستی دانشگاه تهران در گامی بلند برای ساخت بافت‌های مصنوعی به دانش فنی طراحی و ساخت ریه مصنوعی بر پایه غشاءهای فیبری توخالی دست یافتند.

مراسم رونمایی از این دستاورد محققان کشورمان دوشنبه گذشته با حضور رئیس دانشگاه تهران در محل مرکز پژوهشی فناوری‌های نوین در مهندسی علوم زیستی برگزار شد. دکتر فرهاد رهبر، رئیس دانشگاه تهران در سخنانی با اشاره به این که طرح ریه مصنوعی حاصل دانش فنی چندین رشته تخصصی است، گفت: این دستگاه می‌تواند برای جانبازان شیمیایی و نوزادان نارسی که بافت ریه آنها به طور کامل شکل نگرفته و در بیمارانی که تحت جراحی عمل قلب باز قرار می گیرند استفاده شود.

وی در ادامه تصریح کرد: در ساخت و تولید گسترده این اندام مصنوعی غیر از 100 هزار نیاز داخلی باید به فکر بازارهای منطقه‌ای و بین‌المللی نیز باشیم. ما می‌توانیم از طریق منعقد کردن قرارداد با شرکت‌های معتبر خارجی این محصول را وارد بازار جهانی کنیم که همین می‌تواند منبع درآمدی برای طرح‌های پژوهشی این مرکز باشد و به این ترتیب دیگر مشکل تامین هزینه‌های پژوهشی نخواهیم داشت.

وی در ارتباط با مرحله بعدی طرح ریه مصنوعی گفت: مرحله بعدی این طرح قابل ایمپلنت کردن و نصب دستگاه در داخل بدن انسان است که مراحل اولیه کار با سرعت خوبی در حال پیشرفت است و محققان به دانش فنی آن دست پیدا کرده‌اند، در حالی که البته در دنیا نیز برای رسیدن به این طرح تلاش‌های زیادی انجام می‌شود و ما امیدواریم زودتر از رقبا به این مهم برسیم.

رهبر در ادامه از سازمان تامین اجتماعی و شرکت‌های مربوط برای حمایت مالی این طرح و طرح‌‌های دیگر مرکز تشکر کرد و با اشاره به نقش دانشگاه تهران به عنوان نماد علمی کشور اظهار کرد: ما باید ایران را به عنوان یک مرجع علمی در منطقه و جهان مطرح کنیم که ما پس از رسیدن به دانش پایه برای رسیدن به این مهم، بر پژوهش‌های کاربردی و محصول‌محور تکیه کردیم و از این طریق ارتباط جامعه با صنعت را برقرار نمودیم.

گامی بزرگ در توسعه ساخت اندام‌های مصنوعی

به گفته دکتر عموعابدینی، رئیس مرکز پژوهشی فناوری‌های نوین در مهندسی علوم زیستی دانشگاه تهران و مدیر تیم پژوهشی طرح ریه مصنوعی، طی 2‌سال گذشته با تلاش محققان این مرکز، 2 ایده جدید ارائه شده به منظور طراحی و ساخت ریه مصنوعی و روش جدید تست و ارزیابی عملکرد آن به نتیجه رسیده و هم‌اکنون دانش فنی آن موجود است. همچنین اعضای گروه تحقیقاتی مهندسی بیوپزشکی این مرکز در تلاشند این محصول را از طریق تشکیل یک شرکت دانش‌بنیان و با کمک وزارت صنایع به صورت یک محصول تجاری وارد بازار کنند. این دانش قابل گسترش به سیستم‌های کلیه و کبد مصنوعی است که در نهایت بیماران دیالیزی و هپاتیتی نیز از این فناوری بهره‌مند می‌شوند. در ضمن این دستاورد می‌تواند گام بزرگی برای دستیابی و توسعه فناوری ساخت و طراحی ریه مصنوعی قابل ایمپلنت و دیگر اندام‌های مصنوعی هم باشد.

عموعابدینی با اشاره به این که بازار هدف بالقوه برای اندام‌های مصنوعی، بیماران نیازمند آنها در ایران و کل جهان هستند، افزود: با در نظر گرفتن تعداد بیماران دیالیزی دارای مشکلات حاد کلیوی برای کلیه مصنوعی، بیماران هپاتیتی و دارای سیروز کبدی برای کبد مصنوعی و بیماران دارای مشکل حاد ریوی و بیماران تحت اعمال جراحی قلب باز برای ریه مصنوعی میزان نیاز به اندام‌های مصنوعی در سطح جهان مشخص می‌شود.

او خاطرنشان کرد: طبق آمارها سالانه بالغ بر 50 هزار عمل قلب باز در کشور انجام می‌شود. در ضمن با توجه به آمار جانبازان شیمیایی و نیز بیماران دارای مشکل حاد ریوی که با افزایش به میزان آلودگی هوا روز به روز در حال رشد و افزایش است، میزان نیاز کشور به دستگاه ریه مصنوعی قابل توجه و بالغ بر سالانه بیش از یکصد هزار دستگاه است.

ورود به بازار فناوری

ریه مصنوعی با غشای فیبری توخالی از سال 1985 مورد توجه و استفاده قرار گرفته است. انتقال و توسعه صحیح و دقیق دانش فنی طراحی، ساخت و به‌کارگیری غشاهای فیبری توخالی در ریه مصنوعی و بسط آن در دیگر اندام‌های مصنوعی (کلیه و کبد) با توجه به عملکرد این غشاءها در پزشکی بسیار ضروری است. به عنوان مثال یکی از کاربردهای ریه مصنوعی در بیمارانی است که مشکل حاد ریوی و نیاز به عمل جراحی قلب باز دارند. نوزادان نارس که بافت ریه آنها به طور کامل شکل نگرفته، جانبازان شیمیایی با مشکل ریوی و بیمارانی که نیاز به پیوند ریه دارند دیگر استفاده‌کنندگان ریه مصنوعی هستند.

به گفته مهندس‌ هادی تابش، دانشجوی دکتری مهندسی بیوپزشکی و مسوول اجرایی گروه مهندسی بیوپزشکی مرکز، غشای فیبری توخالی از جمله مهم‌ترین بخش‌ها در ساخت و تولید اندام‌های مصنوعی است که به طور کلی از پلیمرهایی از جنس پلی پروپیلن (PP) یا پلی متیل پنتن (PMP) با قطر منافذ مختلف استفاده می‌شود که دانش فنی ساخت آنها بتازگی در کشور بومی‌سازی شده است. نکته مهم در تولید اندام مصنوعی، سازگاری آنها با محیط بدن (Biocompatibility) است و نیز به دلیل جریان خون در آنها، استفاده از بیومواد خاص ضروری به نظر می‌رسد.

تابش خاطرنشان کرد: همچنین بازسازی و شبیه‌سازی عملکرد ارگان مربوط (کلیه، کبد یا ریه) در اندام مصنوعی تولید شده بسیار مهم است. به این دلیل باید آزمایش‌های میدانی فراوانی برای تعیین پارامترهای مهندسی برای شبیه‌سازی عملکرد ارگان مربوط به روی دستگاه ساخته شده انجام شود. از آنجا که در ریه مصنوعی عمل انتقال گاز (Gas Transfer) صورت می‌گیرد، از جمله مهم‌ترین پارامترهای مهندسی نرخ انتقال اکسیژن (OTR) و نرخ انتقال دی‌اکسیدکربن (CTR) و افت فشار است. مجموعه این موارد برای نخستین بار در جهان در این مرکز شبیه‌سازی شده است. همچنین روش جدید تست دستگاه با یک سیال شبیه شده به خون و نیز طراحی خاص قسمت‌های مختلف آن از نکات منحصربه‌فرد این محصول در جهان است.

وی در پایان تصریح کرد: از برنامه‌های آتی این تیم پژوهشی با مدیریت دکتر عموعابدینی، ساخت و توسعه ریه مصنوعی قابل ایمپلنت در بدن انسان به منظور استفاده درازمدت و نیز طراحی و ساخت کبد و کلیه مصنوعی است.

بهاره صفوی