بهینه‌سازی داربست‌های مهندسی بافت به کمک نانوذرات مغناطیسی

محققان دانشگاه صنعتی سهند تبریز با همکاری پژوهشگرانی از دانشگاه‌های صنعتی امیرکبیر، صنعتی خواجه‌نصیرالدین طوسی و دانشگاه آلبرتای کانادا با استفاده از نانوذرات مغناطیسی در ساختار داربست‌های مهندسی بافت، موفق شدند عملکرد این داربست‌ها را در توسعه‌ی سلولی بهبود بخشند. این پژوهش در مقیاس آزمایشگاهی انجام شده است.

سلول‌های بنیادی درمان مؤثر بسیاری از بیماری‌ها را تسهیل می‌کنند. اگرچه مشکلاتی از جمله نرخ آهسته‌ی تکثیر و هزینه‌ی بالا در راه استفاده از این سلول‌ها قرار دارد اما آن‌ها قادرند در بهبود بیماری‌های قلبی عروقی و کلیوی، اختلال عملکرد سیستم عصبی و همچنین ترمیم ضایعات استخوانی نقش را اصلی ایفا کنند. در حوزه‌ی مهندسی پزشکی تلاش‌ها بر روی معرفی واکنش‌گرهای زیستی جهت تسریع فرایند تکثیر سلولی به مقداری که بتوان از آن‌ها برای کاربردهای کلینیکی استفاده کرد، متمرکز شده است. 
مهندس حسین ملکی قلعه به داربست‌های زیست سرامیکی زیست فعال به‌عنوان یکی از گزینه‌های قابل‌توجه و مقرون‌به‌صرفه جهت افزایش سرعت تکثیر سلولی اشاره کرد و افزود: «در طرح حاضر تأثیر حضور داربست سرامیکی کامپوزیتی از جنس هیدروکسی آپاتیت و نانوذرات مغناطیسی اکسید آهن در محیط کشت سلولی مورد بررسی قرار گرفته است.»
وی ادامه داد: «فرایند کشت سلولی با قرار دادن این داربست نانوکامپوزیتی در محیط کشت با سرعت دو و نیم برابر بیشتر از حالتی است که محیط کشت بدون حضور داربست باشد.»
نانو ذرات سوپر پارامغناطیس، حساسیت بالایی در برابر دریافت موج الکترومغناطیس از محیط اطراف خود دارند و در اثر دریافت سیگنال‌های الکترومغناطیس از محیط کشت، متعاقباً آن را به محیط کشت منعکس می‌کنند. سیگنال‌های برگشتی از جنس الکترومغناطیس در محیط کشت، بر روی سلول‌ها با تغییر واکنش‌های آنزیمی سیتوپلاسمی و همچنین نفوذپذیری جداره سلولی، تأثیر می‌گذارند. این پدیده افزایش سرعت تکثیر سلولی را به همراه دارد.
در طرح مذکور دو نوع داربست سرامیکی بر پایه هیدروکسی آپاتیت ساخته شد و خواص مغناطیسی داربست هیدروکسی آپاتیت با وارد کردن نانو ذرات مغناطیسی اکسید آهن تغییر داده شد. داربست‌های سرامیکی مورد مطالعه از منظر تأثیر بر سرعت تکثیر سلولی مورد مطالعه و مقایسه قرار گرفته‌اند.
به گفته‌ی محقق طرح، تصاویر میکروسکوپی نشان داده‌اند که افزایش سرعت تکثیر سلولی متأثر از ارتباط سلول‌ها با سطح زیست فعال داربست بوده است. همچنین ارتباطات بین سلولی با حضور نانو ذرات مغناطیسی در سرامیک زیست فعال هیدروکسی آپاتیت بهبود یافته، که نشان‌دهنده‌ی فعال‌سازی مکانیسم‌های ارتباطی شیمیایی و مغناطیسی بین سلول‌هاست. 
به گزارش ستاد توسعه فناوری نانو،این تحقیقات حاصل تلاش‌های مهندس حسین ملکی قلعه- دانشجوی مقطع دکترای دانشگاه صنعتی سهند تبریز- مهندس ارمیا آقایی- دانشجوی مقطع دکترای دانشگاه آلبرتای کانادا- مهندس علی نادر نژاد- دانش‌آموخته‌ی مقطع کارشناسی ارشد مقطع دانشگاه صنعتی امیرکبیر- دکتر یونس بیگی خسروشاهی- دانش‌آموخته‌ی مقطع دکترای دانشگاه صنعتی سهند تبریز- دکتر محمدحسین سیادتی- عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی خواجه‌نصیرالدین طوسی- است. نتایج این کار در مجله‌ی Journal of Materials Engineering and Performance (جلد 25، شماره‌ی 6، سال 2016، صفحات 2331 تا 2339) به چاپ رسیده است.