تساعد الجسيمات النانوية في نمو العظام

استخدم الباحثون تكنولوجيا النانو لتنمية أنسجة عظمية أكثر كثافة عن طريق إدخال جسيمات نانوية تشبه القضبان في مسام مادة كيميائية تستخدم كقالب عظمي

في دراسة هي الأولى من نوعها، أظهر المهندسون الحيويون وعلماء الأحياء في جامعة رايس وفي الولايات المتحدة في جامعة رادبود في هولندا أنهم قادرون على تنمية أنسجة عظمية أكثر كثافة عن طريق إدخال جسيمات نانوية تشبه القضبان في مسام مادة كيميائية. المادة المستخدمة كقالب العظام.

هذا هو أحدث اختراق في مجال هندسة الأنسجة سريع التطور. يتضمن المجال الجديد أحدث الأبحاث في علوم المواد والهندسة الطبية الحيوية من أجل إنتاج أنسجة يمكن زراعتها دون التعرض لخطر الرفض من قبل الجسم. من أجل تنمية عظام جديدة، يقوم مهندسو الأنسجة عادة بوضع خلايا العظام في مواد مسامية وقابلة للتحلل في الجسم تسمى "السقالات" والتي تستخدم كقوالب للنمو. ومع إعطاء الإشارة الكيميائية أو الفيزيائية المناسبة، تبدأ الخلايا في تكوين عظام جديدة. يتحلل القالب بمرور الوقت ويحل محله عظم جديد.

يوضح الباحث الرئيسي أنطونيوس ميكوس: "من الناحية المثالية، يجب أن تكون السقالة مسامية للغاية وغير سامة للجسم وتتحلل بداخله بمرور الوقت، ولكنها أيضًا قوية بما يكفي لتحمل الحمل الهيكلي للعظم الذي سيتم استبداله في النهاية". "على الرغم من أن دراسة سابقة أظهرت أن أنابيب الكربون النانوية توفر قوة ميكانيكية إضافية للسقالات البوليمرية، إلا أن هذه هي الدراسة الأولى التي فحصت أداء هذه المواد في نموذج BAH."

وفي التجارب، زرع الباحثون نوعين من السقالات في الأرانب. يتكون أحد الأنواع من مادة بلاستيكية قابلة للتحلل تسمى بولي (بروبيلين فومارات، PPF) والتي كانت فعالة في التجارب السابقة. أما النوع الثاني فيتكون من 99.5% من PPF و0.5% من أنابيب الكربون النانوية أحادية الجدار. في حين أن الأنابيب النانوية عادة ما تكون أطول بألف مرة من قطرها، إلا أن الباحثين استخدموا في الواقع شرائح قصيرة عملت بفعالية في الماضي وكانت أكثر ملاءمة. تم اختبار نصف العينات بعد أربعة أسابيع من لحظة الزرع والنصف الآخر بعد 12 أسبوعًا.

في حين لم يكن هناك اختلاف كبير خلال فترة الأربعة أسابيع، بعد 12 أسبوعًا، أظهر المركب الذي يحتوي على الأنابيب النانوية معدل نمو للعظام كان أعلى بثلاث مرات من النوع الذي يحتوي على PPF وحده. علاوة على ذلك، اكتشف الباحثون أنه بعد 12 أسبوعًا، احتوت السقالات التي تحتوي على الأنابيب النانوية على ثلثي الأنسجة العظمية مقارنة بالأنسجة الطبيعية في محيطها، في حين احتوت السقالة التي كانت مكونة من PPF وحده على خمس هذه الكمية.

ويقول الباحث الرئيسي إن أداء المركبات النانوية كان أفضل من المتوقع. في الواقع، تشير النتائج إلى أنها تعمل أكثر من مجرد مصففات سلبية ولها دور فعال في تعزيز نمو العظام. ويقول الباحث: "ما زلنا لا نفهم الآلية الدقيقة لهذا التحسن في نمو العظام، لكننا نخطط لتجارب واسعة النطاق لهذا الغرض". "يمكن أن تكون النتيجة نتيجة للتغيرات في كيمياء السطح أو القوة الهيكلية أو عوامل أخرى."

لإشعار الباحثين