مهشید شکری
ایمیل: mahshid.shokri@ma.iut.ac.ir, shokri.mahshid@gmail.com
- دکترا (97- ): ساخت و بهینه سازی هیدروژل زیست چسبنده کوآسروات بر پایه کیتوسان و نانوذرات هیدروکسی آپاتیت مزومتخلخل دوپ شده با گالیم و روی جهت کاربرد در کنترل خونریزی و عفونت بعد از استرنوتومي میانی در عمل جراحي قلب باز
چکیده
استرنوتومی میانی که در آن یک برش عمودی در طول استرنوم ایجاد میشود، دسترسی به قلب یا ریهها را فراهم آورده و یکی از پرکاریردترین روشهای دسترسی در جراحی قلب و قفسه سینه است. ترمیم زخم استرنوتومی ممکن است با عفونت زخم استرنوم، استئومیلیت یا مدیاستینیت همراه باشدکه به خصوص در بیماران مبتلا به بیماریهای مزمن انسدادی ریوی، نارسایی مزمن کلیه و دیابت و افراد سیگاری و چاق پیچیدهتر میشود. برای کنترل خونریزی از لبههای استرنوم پس از استرنوتومی، موم استخوانی شایعترین مورد استفاده هموستاتیک است. موم استخوانی (bone wax) میتواند سطوح استخوان در حال خونریزی را پوشانده و سد مکانیکی در برابر جریان خون به وجود آورد. با وجود قابلیت هموستاتیک قابل توجه موم استخوانی، این ماده نمیتواند توسط بدن جذب شود و در نتیجه مانع از همجوشی استخوان شده و موجب ترویج عفونتها و ایجاد واکنشهای التهابی میشود. بنابراین روشهای بهبود یافته برای کنترل خونریزی بدون استفاده از موم استخوان مورد نیاز است. مواد جایگزینی که به عنوان بندآورنده خون به کار برده میشوند بر پایه پلیمرهای طبیعی (نظیر؛ کلاژن، ژلاتین، اکسید سلولز، کیتین،کیتوسان،فیبرین) و مصنوعی (پلیسیانو اکریلات ها، پلیاکریلیک اسید، پلیآلکیلن اکسید ها) میباشند. در این میان کیتوسان با توجه به خواص برجستهای نظیر جذب سریع، در دسترس بودن، خاصیت ضدمیکروبی و ضدحساسیت، زیست سازگاری بالا و زیستتخریب پذیری قابل قبول در کنار سمیت پایین یکی از شناخته شدهترین بندآورندههای موجود میباشند. با توجه به مشكلاتی که در بستن استخوان استرنوم با استفاده از ابزارهای مكانیكی وجود دارد، نیاز به وجود یک چسب استخوان با استحكام چسبندگی و رفتار زیست تخریب پذیری مطلوب احساس میشود. اکثر چسبهای معمول، به علت از دست دادن فعالیتهای سطحی خود در محیط مرطوب بدن وعوارض جانبی مواد سمی، بر روی بافت استخوان قابل استفاده نیستند. به دنبال الهام گرفتن از موجودات دریایی درون آب مانند صدف دریایی و کرم ماسهای، چسبهای زیست تقلیدی را معرفی کردهاند. یكی از این موجودات کرمی است که برای ساخت لانه، چسبی پروتئینی با ساختار منحصربه فرد ترشح میکند که میتواند در محیط آبی زیر دریا، دانههای شن را به هم بچسباند. با الهام از این چسب، یک نوع چسب زیستی بر اساس کمپلكس کوآسروات سنتز شد که استحکام چسبندگی مناسبی در محیطهای مرطوب دارد. هیدروژلهای زیستچسبنده با استفاده از کمپلکس کوآسروات میتوانند چسبی ایدهآل به همراه خواص هموستاتیک و ترمیم استخوان را مرتفع سازند. همچنین گزارش شدهاست که حضور نانوذرات در سیستمهای هیدروژلی از قابلیت گردآوری زنجیرهای پلیمر در کنار هم برخوردار هستند و از این رو خواص چسبندگی آن را افزایش میدهند. هیدروژلهای نانوکامپوزیتی نسبت به هیدروژلهای معمولی سودمندتر هستند که خواص بهبود یافته آنها از جمله افزایش قدرت مکانیکی، خاصیت استخوان زایی و خاصیت ضد میکروبی، امکان استفاده در زمینه هایی مانند مهندسی بافت استخوان را میدهد. علاوه بر این، ژلهای نانوکامپوزیتی میتوانند در محل کاربرد بچسبند و باقی بمانند و آنتی بیوتیک ها را به صورت موضعی به طور پایدار عرضه کنند. کنترل و رهایش مداوم دارو برای مدت طولانی برای جلوگیری از عفونت عمیق استرنوم مطلوب است. نانوذرات به عنوان سیستم رهایش هدفمند و کنترلی برای کاربردهای رهایش دارو و عوامل درمانی استفاده می شوند. نانوذرات هیدروکسی آپاتیت مزومتخلخل دارای ساختار کانالی مزوحفره منظم، خصوصیات زمینه بالا (سطح ویژه، حجم و اندازه منافذ)، توانایی پیوند با استخوان و زیست سازگاری عالی میباشد. گنجاندن نانوذرات هیدروکسیآپاتیت مزومتخلخل به زمینه هیدروژل با توجه به تقلید ساختار و ترکیب استخوانهای اسفنجی انسان موجب تسهیل هدایت استخوانی میشود. این نانوذرات میتوانند برای افزایش خواص آنتی باکتریالی و استخوان سازی با عناصر فلزی مانند گالیم، نقره،سریوم و روی دوپ شوند. در حقیقت نانوذرات هیدروکسیآپاتیت مزومتخلخل پتانسیل ارزشمندی برای سیستمهای چند منظوره قابل تزریق با ایجاد یک واکنش زیست فعال (اتصال و بازسازی استخوان) همراه با سایر اثرات مفید از طریق رهایش کنترل شده از عوامل درمانی (از جمله عوامل ضد میکروبی میزبان در مزوحفرات) دارند. از این رو، این مواد زیستی قادر به غلبه بر چالش دوگانه بازسازی بافتها و مبارزه با عفونت در محل آسیب با حداقل عوارض جانبی سیستماتیک میباشد. بنا به آنچه گفته شد، هدف از پژوهش حاضر، سنتز هیدروژل نانوکامپوزیتی بر پایه کیتوسان و نانوذرات مزوپور هیدروکسیآپاتیت دوپ شده با گالیم و روی برای پیشگیری از وقوع عوارض بعد از استرنوتومی برای بیماران تحت عمل جراحی قلب باز میباشد. تا به امروز مواد جایگزین موم استخوان تنها قابلیت بندآوردن خونریزی و جلوگیری از عفونت را داشتهاند و تحقیقی در راستای مرتفع کردن هر سه خاصیت هموستاتیک،آنتیباکتریالی و بازسازی بافت استخوان انجام نشده است. انتظار میرود با بهینهسازی این هیدروژل، بر اساس خواص هموستاتیک، مکانیکی، آنتیباکتریالی، تخریبپذیری و رهایش عوامل درمانی بتوان هیدروژل قابل تزریق مطلوبی برای کنترل خونریزی، ترمیم استخوان استرنوم و پیشگیری از عفونت زخم استرنوم بعد از استرنوتومی در اعمال جراحی قلب و عروق ایجاد کرد.
