طراحی ایمپلنت های پزشکی بهتر

 18 می 2015- ابزارهای بیومدیکالی که برای تحویل دارو، مهندسی بافت یا سنجش در بدن قرار می گیرند به بهبود درمان بسیاری بیماریها کمک می کنند. با این حال چنین دستگاههایی غالباً توسط سیستم ایمنی بدن مورد حمله  قرار گرفته و عملاً قادر به ادامه ی کار خود در بدن نیستند. هندسه ی فضایی دستگاههای ایمپلنت تأثیر بسیار مهمی  برچگونگی  تحمل آنها توسط بدن دارد.

پلیمرهای  قندی که این ذرات کروی را تشکیل  می دهند  برای بسته بندی  و محافظت از سلولهای  مهندسی شده ی خاصی  طراحی شده اند که قادر به تولید  داروها و مقابله  با بیماریها هستند. این پلیمرها باید توسط سیستم دفاعی طبیعی بدن غیرقابل تشخیص باشند با این حال  نشانگرهای قرمز رنگ بروی سطح این ذرات نشان می دهد سلولهای ایمنی (آبی / سبز) آنها را شناسایی  کرده و می خواهند آنها را از بدن حذف کنند. تحقیقات بیشتر بروی هندسه ی فضایی و شیمی این پلیمرها می تواند  به پنهان ماندن آنها  از سیستم  ایمنی  بدن و بقاء طولانی تر  آنها  و  حفاظت از این  کارخانجات سلولی کمک کند.

گروهی از محققان  MITراهی برای کاهش رد ایمپلنت ها توسط سیستم  ایمنی بدن یافتند. نتایج این تحقیق در مجله ی Nature Materialsمنتشر گردید.  آنها دریافتند ژئومتری (هندسه ی فضایی) این ابزارهای قابل کاشت تأثیر مهمی بر چگونگی تحمل  آنها توسط بدن دارد.

اگر چه محققان انتظار داشتند ایمپلنت های کوچکتر بتوانند بهتر از حمله ی سیستم  ایمنی  در امان  بمانند اما تحقیقات نشان داد ایمپلنتهای کروی با قطر بزرگتر در حقیقت قادر به حفظ بهتر عملکرد خود و جلوگیری از ایجاد بافت اسکار هستند.

نویسنده ی ارشد این  تحقیق پرفسورAndersonمی گوید: ما از تأثیر اندازه و شکل ایمپلنت بر پاسخ  ایمنی بدن شگفت زده  شدیم، درحقیقت برای ایجاد حداقل بافت اسکار، شکل و اندازه ی ایمپلنت بسیار مهم است.

محققان امیدوارند با استفاده از این رویکرد ایمپلنت هایی با قابلیت  تقلید عملکرد  پانکراس بسازند که برای ارائه ی درمانی طولانی مدت به بیماران مبتلا به دیابت قابل استفاده باشد. این مسئله برای طراحی و ساخت سایرابزارهای ایمپلنت که به درمان بسیاری از بیماریها کمک می کند از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

 سلولهای قابل کاشت

در این پژوهش، دانشمندان تلاش کردند یک لوزالمعده ی مصنوعی که کار ساخت آن از چند سال پیش آغاز شده بود را در بدن  قرار دهند. هدف از این کار تحویل سلولهای جزایر پانکراس محصور شده در ذراتی از آلژینات بود که یک پلی ساکارید طبیعی است که در جلبکها ساخته می شود. این سلولهای قابل کاشت می توانند جایگزین سلولهای جزایر پانکراس بیماران مبتلا به  دیابت نوع 1 شوند  که از نظر عملی  دیگر فعالیتی ندارند.

این سلولها مانند سلولهای جزایر بطور طبیعی قادر به سنجش مقدار قند خون بوده و مقدار مناسب  انسولین را برای جذب قند توسط سلولها ترشح میکنند. این کار بیمار را از تزریق انسولین بی نیاز می کند. با این حال چنانچه بافت اسکار سلولهای ایمپلنت شده را احاطه کند، سلولهای ایمپلنت قادر به انجام عملکرد  صحیح خود نخواهند بود.

هدف ابزارهای ایمپلنت محافظت از سلولهای کاشته شده از حمله ی سیستم ایمنی است در عین حال این  ابزار باید به سلولها  اجازه ی زنده ماندن و ادامه ی عملکرد  را بدهد.

 محققان دو قطر متفاوت از این  پلی مرهای کروی  را در موشهای دیابتی استفاده  کردند ( 0.5و 1.5میلی متر). محققان کرات پلی مری را در داخل حفره ی شکمی موش قرار داده و  توانایی آنها را بطور دقیق با تغییرات غلظت گلوکز دنبال کردند.

دانشمندان مشاهده نمودند ایمپلنت هایی که کراتی با قطر کوچک تر داشتند با بافت اسکار کاملاً احاطه شده و پس از حدود  یکماه کاملاً از کار افتادند درحالیکه  پلی مرهایی که قطر آنها بزرگتر بود توسط بدن شناسایی نشده و به  کار خود  برای بیش از 6 ماه ادامه  دادند.

دکتر Doloffمی گوید: کرات پلی مری با قطر بزرگتر از دید  سیستم ایمنی در آزمایش بروی پستانداران غیرانسان پنهان ماندند. اما کرات کوچکتری که در زیر پوست ایمپلنت شده بودند تنها پس از دو هفته توسط بافت اسکار احاطه شدند، درحالیکه  کراتی با قطر بزرگتر تا حدود  4 هفته دربدن باقیمانده و به کار خود ادامه دادند. او می افزاید: ما مشاهده نمودیم هر چه قطر کرات بزرگتر باشد تعداد سلولهای ایمنی کمتری بروی سطح  آن قرار می گیرد.

دکتر Andersonمی گوید: هنگامیکه برای اولین بار این داده ها را بررسی کردیم آنها را متضاد با منطق معمول خود یافتیم، استنباط منطقی ما این بود که هرچه قطر این ذرات کوچکتر باشد،  پاسخ ایمنی  کمتری نسبت به آنها ایجاد می شود، اما چنین چیزی مشاهده نشد، این اثر نه تنها  با پلی ساکارید آلژینات بلکه با کرات ساخته شده از فولاد ضد زنگ، شیشه، پلی استایرن و پلی کاپرولاکتون (نوعی پلی استر) نیز مشاهده شد.

دکتر Veisehمی گوید: ما متوجه شدیم صرفنظر از ترکیب مواد، این اثر همچنان مشاهده می شود این موضوع  بسیار جالب توجه بود زیرا قابلیت تعمیم بیشتری دارد.

شکل واندازه

 محققان بر این باورند که این یافته ها می تواند  برای هر نوع دیگری از دستگاه های قابل کاشت از جمله وسایل حمل دارو یا سنسورهای گلوکز و انسولین  بکار گرفته شده و سبب بهبود درمان دیابت شود. بهینه سازی اندازه ی ذرات و شکل آنها می تواند دانشمندان را به تولید سایر انواع سلولهای قابل کاشت برای درمان  سایر بیماریها رهنمون کند.

 دکتر اندرسون می گوید: برای هر یک از این دستگاه ها سایز و شکل پلی مرها از اهمیت بسیار ویژه ای  برخوردار است.

منبع: www.sciencedaily.com/releases/2015/05/150518121809.htm