ساخت بافت هوشمند جایگزین مفاصل بدن انسان

محققان، برای اولین بار بافت “هوشمندی” را ساخته‌اند که شبیه نوعی بافت خاص در انسان بنام پوشش استخوانی است. امید است که این نوع بافت برای ساخت موارد مختلفی بکار رود؛ از لباس محافظ که در مقابل ضربه سفت می‌شود تا بافت‌های بیولوژیکی که در آینده می‌توانند جایگزین مفاصل شده و آنها را اصلاح کنند.

این پوشش استخوانی، غشاییست که همه‌ی استخوان‌های ما، به جز مفاصل را ‌پوشانده و ویژگی‌های بسیار منحصر به فردی دارد. تیم پژوهشی دانشگاه نیو ساوت ولز (UNSW) استرالیا توضیح می‌دهند که ” این پوشش استخوانی … ماده‌ی هوشمندی دارد که به استخوان‌های سخت، زیر بار ضربات شدید، قدرت بیشتری می‌دهد”.
با استفاده از سیستم تصویربرداری ۳بعدی خاصی، تیم تحقیقات توانستند نقشه‌ی ساختار بافت را کشیده، مقیاس اجزاء کلیدی را افزایش داده و از بافت‌های هوشمند جدید، نمونه‌های اولیه بسازند.

به گفته‌ی نوت تیت (Knothe Tate) رئیس تیم تحقیقات: “بعد از این مرحله، امکان انتقال بافت طبیعی پوشش استخوانی را با استفاده از نرم‌افزار طراحی کامپیوتری آزمایش کردیم.”
تیم تحقیقاتی، این بافت را از ترکیب کلاژن و الاستین، ۲ پروتئین مهم در بافت بیولوژیکی ساخته اند. اما یک مشکل وجود دارد.
تیت گفت: “در استفاده از کلاژن و الاستین با یک چالش بزرگ مواجه هستیم و آن، بافت‌های این دو پروتئین است که برای جا گرفتن در سیستم تولید، بیش از حد کوچک اند. به همین دلیل از مواد الاستیک مشابه الاستین و ابریشم استفاده کردیم تا چیزی شبیه کلاژن را بسازیم.”

“نتیجه ی کار، مجموعه ای از منسوجات هستند که ویژگی‌های تنش- کرنش هوشمند پوشش استخوان را تقلید می‌کنند.”
به گفته‌ی تیم UNSW این روند، که شامل مدل‌سازی کامپیوتری و افزایش مقیاس اجزاء کلیدی می شود را حتی می‌توان در ساخت مواد بیشتری با ترکیب کاملا متفاوت بکار برد.
تیت گفت: “ما امکان استفاده از این روش را جهت آزمایش بافت‌های دیگر و تولید طیف وسیعی از مواد جدید نشان دادیم.”
مثلا، یک لاستیک ساز معتقد است که نسخه‌ی تیتانیوم آن را می‌توان برای تولید لاستیک‌های رادیال با کمربند فولادی نازک‌تر و مقاوم‌تر بکار برد.

اما کاربرد واقعا هیجان انگیز آن، کاربردهای بیولوژیکی است که اکنون محققان بدنبال آن هستند :
جوانا‌ نگ، سرپرست تیم محققان می‌گوید: ” هدف بلند مدت ما، ساخت بافت‌های بیولوژیکی – به خصوص قسمت‌های اصلی بدن انسان ـ در آزمایشگاه برای جایگزینی و اصلاح مفاصل آسیب دیده است که ویژگی‌های زیست شناسی، ساختاری و مکانیکی پوشش استخوانی را نشان می دهند.”
هرچند که تا تحقق این هدف هنوز راه زیادی باقی مانده است، اما به آینده این بافت‌ هوشمند جدید امیدواریم و منتظر نتایج تحقیقات بعدی این گروه خواهیم بود.
این تحقیق در مجله‌ی گزارشات علمی ‌‌(Scientific Reports) به چاپ رسیده است.