در مطالعه ای که اخیرا در مجله Nanomedicine منتشر شد، گروهی از محققان دانشگاه Keele و ناتینگهام در انگلستان از نانوذرات مغناطیسی برای مهندسی بافت های استخوانی استفاده کردند. مطالعه انجام شده نشان داد این فرایند ترمیمی در طول فرایند ترمیم شکستگی استخوان ها به تنظیم و تشکیل مجدد بافت ها کمک فراوانی می کند. این مطالعه نتایج امیدوارکننده ای برای کاربردهای بالینی در اینده خواهد داشت.

فرایند ترمیم شکستگی استخوان ها:

زمانی که شکستگی استخوان ها ترمیم می شود،  دو مکانیسم اصلی در آن دخیل خواهد بود که  این فرایندها در برگیرنده درمان اولیه استخوان ( که مکانیسم کمتر دیده شده ترمیم شکستگی است) و درمان ثانویه استخوان هاست که به چهار مرحله اصلی تقسیم می شود. چهار مرحله اصلی درمان ثانویه استخوان ها در برگیرنده موارد زیر است:

  •  تشکیل هماتوم( تجمع خون در بخشی از بدن) در محل شکستگی استخوان ها که معمولا نتیجه التهاب و مرگ استئوسیت در محل مورد نظر است.
  • بافت غضروفی و التیامی محل شکستگی را احاطه می کند تا به مدت سه الی چهار هفته برای شکستگی مدنظر به عنوان تراشه یا نوار عمل کند. در طول این بازه زمانی،مویرگ های خونی در هماتوم به وجود می ایند و به دنبال آن سلول های فاگوسیتی به باقی مانده مواد حمله می کنند تا محل موردنظر را از وجودِ این مواد پاک سازند.
  • استخوان ساز و استئوسیت برای انتقال پینه های fibrocartilaginous به پینه های استخوانی تکثیر می شوند.
  • مواد اضافی پینه های استخوانی از بین می رود و استخوان های جمع و جور شده برای تغییر شکل دوباره استخوان، روی آن قرار می گیرد.

در طول این فرایند ترمیم و بازسازی،  منبع خون کافی و تامین این مقدار خون مورد نیاز برای محل شکستگی، نقش مهمی در فرایند ترمیم دارد زیرا این خون در برگیرنده مواد مغذی و اکسیژنی است  که فرآیند ترمیم را تسریع می کند. زمانی که کمبود جریان خون در این ناحیه وجود داشته باشد، فرایند درمان استخوان ممکن است به تعویق بیفتد یا با مشکل مواجه شود.

 استفاده از نانوذرات در ترمیم استخوان ها:

در حال حاضر مواد اولیه مورد استفاده برای ترمیم شکستگی استخوان شامل استخوان، سیمان استخوانی، فلز، سرامیک و پلیمر است. اگرچه این مواد معمولا ارزان هستند و سختی خوبی برای تعمیر استخوان از خود نشان می دهند اما دارای محدودیت هایی همچون انعطاف پذیری و مقاومت ضعیف هستند. تعدادی از کاربردهای بالینی نانومواد برای ترمیم یا بازسازی بافت استخوانی نشان داده شده است که  تشکیل عروق خونی را بهبود می بخشد .بعضی از نمونه ها عبارتند از:

  • استفاده از نانوذرات فلورسانس همچون نقاط کوانتومی و نانوذرات برای پیگیری سلول های بنیادی مزانشیمی درون ازمایشگاهی و درون جانداری
  •   استفاده از نانوذرات طلا در  تمییز کردن سلول های بنیادی مزانشیمی در برابر سلول های استئوبلاست
  •  تحویل سلول های ساخته شده توسط فناوری نانو برای هدف قرار دادن بافت ها برای درمان دوباره و ترمیم شکستگی استخوان ها

استفاده از نانومواد هوشمند همچون نانوذرات طلا یک رویکرد ابداعی در بهبود عملکرد کلی مواد ترمیم شکستگی استخوان ها محسوب می شود.  میدان مغناطیسی این پتانسیل را دارد که فرایندهای شیمیایی و فیزیولوژیکی را در سلول ها با تغییر حرکت ذرات با بار طبیعی و نفوذپذیری غشای سلولی، تغییر دهد. به همین خاطر استفاده از نانوذرات مغناطسیی می تواند باعث تحریک مکانیکی از طریق هدف گیری مستقیم سطح سلول ها شود.

نانوذرات مغناطیسی و مسیرWnt:

پروتئین های Wnt نقش مهمی در فرایند ترمیم استخوان ها دارند زیرا بر روی قطبیت و تمایز سلول ها اثر  می گذارند و در نتیجه بر روی رفتار آن ها نیز تاثیر دارند. با اینکه، محققان دریافته اند که تولید کپی های زیادی از این پروتئین می تواند فرآیند ترمیم استخوان ها را تسریع کند اما استفاده از این روش به خاطر پیچیدگی ها و گران بودن روش هایی که  مرتبط با این پروتئین است،محدودیت هایی دارد. در مطالعه ای که در مجله Nanomedicine منتشر شده است، محققان نانوذرات مغناطیسی را با UM206 ترکیب کردند که یک پپتید و لیگند سنتزی برای گیرنده wnt است. محققان دریافتند به کمک نانوذرات مغناطیسی همراه شده با پپتید سنتزی، می توان تشکیل مجدد بافت های استخوانی را کنترل و تنظیم کرد. کاربرد راحت و کاهش هزینه های مرتبط با تولید نانوذرات مغناطیسی، به این رویکرد اجازه می دهد اینده امیدوارکننده ای در کاربردهای بالینی داشته باشد. این نانوذرات را می توان به کمک یک آهنربای خارجی فعال کرد که  درجه ای از کنترل خارجی و تنظیم زمانی را برای فعال کردن مسیر wnt نیز فراهم می کند. محققان این مطالعه نه تنها امیدوارند این نانوذرات مغناطیسی در مهندسی بافت های استخوانی برای ترمیم شکستگی ها به کار رود بلکه امیدوارند تهاجمی بودن درمان های سلولی تزریقی را به کمک این روش کاهش دهند.  

 منبع: azonano