توصل خبير تكنولوجيا النانو في جامعة براون إلى طريقة لتجديد الغضروف الطبيعي للجسم من خلال تطوير سطح صناعي يجذب الخلايا المنتجة للغضاريف. ثم يتم تحفيز هذه الخلايا على التكاثر باستخدام الموجات الكهربائية
لقد ناضل العلماء بشدة لفترة طويلة لمساعدة أولئك الذين يعانون من تآكل الغضروف. إحدى الطرق المعاصرة المقبولة هي حقن مادة هلامية صناعية قادرة على محاكاة القدرة الطبيعية للغضاريف لتكون بمثابة "ممتص للصدمات" في الجسم. لكن هذا العلاج مؤقت فقط، ويتطلب تكرار الحقن مع مرور الوقت.
والآن، توصل الباحث توماس ويبستر، خبير تكنولوجيا النانو في جامعة براون، إلى طريقة لتجديد الغضروف الطبيعي في الجسم من خلال تطوير سطح صناعي يجذب الخلايا المنتجة للغضاريف. ثم يتم تحفيز هذه الخلايا على التكاثر باستخدام الموجات الكهربائية. هذه هي الدراسة الأولى التي تثبت زيادة تجديد الغضاريف بهذه الطريقة. يقول ويبستر، الأستاذ المشارك في قسم الهندسة وقسم جراحة العظام في جامعة براون: "إن تجديد الغضروف يمثل مشكلة كبيرة".
"لا تشعر بأي ألم نتيجة تآكل الغضروف حتى اللحظة التي يحدث فيها ضرر خطير بالفعل وتحتك العظام ببعضها البعض. ولهذا السبب فإن البحث الذي سيساعد في تجديد الغضاريف مهم للغاية." يستخدم عمل ويبستر أنابيب الكربون النانوية، وهي أنابيب ذات حجم جزيئي من الكربون الجرافيتي وهي أقوى الألياف المعروفة اليوم وأكثرها متانة وتسمح أيضًا بتوصيل الكهرباء. يتم دراستها بقوة وبالتفصيل في جميع أنحاء العالم لمجموعة متنوعة من التطبيقات في مجالات التجارة والصناعة والطب. واكتشف فريق البحث أن الأنابيب النانوية، بفضل خصائصها السطحية الفريدة، تعمل بفعالية على تحفيز الخلايا المنتجة للغضاريف، والمعروفة علمياً باسم الخلايا الغضروفية. سطح الأنابيب خشن - تحت المجهر تبدو وكأنها جسم وعر. لكن هذا السطح الخشن تحديداً يشبه منحنيات الأنسجة الطبيعية، بحيث تراها الخلايا الغضروفية بيئة طبيعية ومناسبة لتطورها. يقول الباحث الرئيسي: "نحن في الواقع نخدع الجسد". "كل هذا يكمن في حقيقة أن الأنابيب النانوية تحاكي الخشونة الطبيعية للأنسجة."
وفي دراسة سابقة، تم استخدام سطح ميكروني، وهو أكثر سلاسة من سطح النانومتر. ويقول الباحث إن أسطح النانو الخاصة بمجموعته تعمل بشكل أفضل من أسطح الميكرون بسبب خشونتها الزائدة وأيضًا بسبب القدرة الهيكلية على التكيف بدقة مع المنطقة البالية، على غرار الجص. وعلم الباحثون أيضًا أنهم قادرون على تحفيز الخلايا الغضروفية على النمو بكثافة أكبر من خلال تطبيق موجات كهربائية عليها. ولا يزال العلماء لا يفهمون بشكل كامل كيف يعمل التيار الكهربائي على تسريع نمو هذه الخلايا، لكنهم يعتقدون أن ذلك يساعد على تغلغل أيونات الكالسيوم داخل الخلايا، حيث أن الكالسيوم عنصر أساسي في تطور ونمو الغضاريف. ويخطط الفريق لاختبار طريقة إعادة إنتاج الغضروف عند البشر، وإذا نجح فيها ينتقل إلى البشر.
تجارب ويبستر في تجديد الغضروف توازي أبحاثه حول تجديد العظام والزرعات التي نشرت العام الماضي في مجلة تقنية النانو. المبادئ هي نفسها تمامًا: تلتصق الخلايا المكونة للعظام بأنابيب الكربون النانوية الخام بشكل أكثر فعالية من الأنواع الأخرى من الأسطح وتتكاثر هناك بسرعة. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت التجارب في اليابان وبلدان أخرى أن تطبيق تيار كهربائي يسرع نمو الخلايا التي تنتج العظام.
