ساخت بیومواد با قابلیت کاربرد در ایمپلنت قلب و عروق

 به گزارش روز دوشنبه ایرنا از دانشگاه صنعتی امیرکبیر، هلما وکیلی دانش آموخته این دانشگاه و مجری طرح «بررسی اثر هم زمان دو جزء آبدوست و آبگریز روی خون سازگاری پوشش های هیبریدی پلی یورتانی» گفت: در حقیقت در این پژوهش با کارکرد روی شیمی سطح پوشش های پلیمری، موفق به ساخت بیومواد خون سازگار با قابلیت استفاده در ایمپلنت های قلبی-عروقی مانند دریچه های قلبی، استنت های قلبی و به طور کلی بیومواد در تماس با قلب و عروق شدیم.

وی تاکید کرد: فلزات به علت داشتن خواص مکانیکی مناسب، می توانند به عنوان بیومواد در کاربردهای قلبی- عروقی مورد استفاده قرار گیرند، اما متاسفانه در اغلب استنت های فلزی بدون پوشش، ایجاد لخته و ضخیم شدن دیواره عروق گزارش شده است.  

این محقق ادامه داد: پوشش دهی فلزات می تواند خواص سطحی آن ها را تا حد قابل توجهی بهبود بخشد. پلیمرهای خون سازگار می توانند به عنوان پوشش بیومواد استفاده شده و مانع جذب پروتئین و تشکیل لخته شوند.  

وی ادامه داد: در میان این پلیمرها، پلی یورتان ها 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.

وکیلی تصریح کرد: در این پروژه  استفاده از اجزای آبدوست و آبگریز سبب تغییر ویژگی های سطحی پلی-یورتان و ایجاد یک سطح منحصر به فرد شده و موجبات ارتقای مرزهای دانش را در زمینه ساخت بیوپلیمرهای زیست سازگار و خون سازگار فراهم می کند.

وی 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 سلول ها و رشد و تکثیر آن ها می شود.

فارغ التحصیل دانشگاه صنعتی امیرکبیر ادامه داد: از طرف دیگر، میزان تخریب گلبول های قرمز خون از ۲.۵درصد به صفر می رسد و میزان پلاکت های چسبیده به سطح و جذب پروتئین فیبرینوژن روی سطح که از عوامل اصلی تشکیل لخته هستند نیز به شدت کاهش می یابد.

به گفته وکیلی، طبق نتایج به دست آمده، پلیمرهای ساخته شده پتانسیل بالایی در زمینه کاربردهای قلبی- عروقی دارند.  

وی درباره مشکلات این طرح گفت: متاسفانه نبود امکان تامین مواد شیمیایی اولیه پژوهش به علت تحریم ها گریبانگیر بسیاری از پژوهشگرانی است که در داخل کشور کار می کنند.  

وکیلی با اشاره به روند این طرح گفت: پلیمر سنتز شده با این فرمولاسیون خاص برای اولین بار توسط این تیم تحقیقاتی ساخته شد که مسلما دست یابی به فرمولاسیون مناسب از سختی های ابتدای کار بود که با تلاش و پشتکار فراوان حل شد.  

وی درخصوص برخی کاربردهای این طرح گفت: پلیمرهای ساخته شده در وسایل در تماس با خون، مانند کتترها، استنت ها، پیوندهای عروقی، دریچه های 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 استراتژی های ضدانعقاد در یک ماده و حضور همزمان اجزای آبدوست و آبگریز نسبت به حالتی که هر کدام از این اجزا به تنهایی حضور دارند، می تواند سبب ایجاد یک سطح خون-سازگار و مقاوم به لخته شود که موجب نجات جان هزاران بیمار می شود.

وکیلی یادآور شد: بهره گیری از دانش پلیمر در علم پزشکی گام بزرگی در حوزه بیومواد و سلامت انسان به حساب می آید.  

وی درباره مزیت های رقابتی این 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 می توان از دیگر مزایای پلیمرهای ساخته شده است.

دانش آموخته دانشگاه امیرکبیر درخصوص کاربردهای این پروژه گفت: 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 رساله دکتری به راهنمایی محسن محسنی از دانشکده مهندسی پلیمر دانشگاه صنعتی امیرکبیر و حسین قنبری از دانشکده فناوری های نوین پزشکی دانشگاه تهران و تحت مشاوره حسام مکی و  حسین یحیایی از دانشکده مهندسی پلیمر دانشگاه صنعتی امیرکبیر انجام شد. قسمتی از پژوهش نیز در دوره فرصت تحقیقاتی وکیلی در کشور اسپانیا انجام شده است.

۴ مقاله منتشر شده در ژورنال‌های معتبر بین‌المللی

در حال حاضر چهار مقاله ISI از این پژوهش منتشر و در ژورنال های 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 گرفت.

 در مقاله دوم، رفتار هوشمند و برگشت پذیر این سیستم ها 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 می شود. ابزار شبیه سازی دینامیک مولکولی و بررسی جدایی فازی علت چنین پدیده ای را توجیه می کند.

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 سیستم های فوق آبدوست می پردازد.

به گزارش ایرنا، 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 سیستم های پلی یورتانی آبدوست به کمک ابزار شبیه سازی دینامیک مولکولی از نوآوری های این پژوهش بوده و اولین بار است که در دنیا انجام می شود.