ماشینی که دی اکسید کربن می گیرد و نانوذرات استخوانی می سازد!

طب اصیل: محققان پژوهشگاه مواد و انرژی موفق به طراحی و سنتز یک ماشین ماکرومولکولی شدند که می تواند با به دام انداختن دی اکسید کربن موجود در هوا، ماده استخوانی نانوساختار تولید نماید. از این خاصیت می توان در تولید نسل جدیدی از ایمپلنت های استخوانی استفاده نمود.
به گزارش طب اصیل به نقل از ایسنا، مبحث مهندسی بافت یکی از تازه ترین فناوری ها در ترمیم بافت های صدمه دیده به حساب می آید. افزایش بیماری های استخوانی از قبیل پوکی استخوان و سرطان استخوان، مهندسی بافت استخوان را در زمره پرکاربردترین حوزه های مهندسی بافت قرار داده است. داربست های استخوانی اصلی ترین ابزار مهندسی بافت استخوان هستند. در سال های اخیر تحقیقات متعددی در حوزه سنتز و بهینه سازی داربست های استخوانی صورت گرفته است.
دکتر محمد کریمی، دانش آموخته مقطع دکتری نانوفناوری پژوهشگاه مواد و انرژی، آپاتیت را مهم ترین جزء بافت های سخت بدن همچون استخوان و دندان خواند و اضافه کرد: در مهندسی بافت های سخت غالباً از آپاتیت نانوساختار سنتزی برای ترمیم و بازسازی بافت استفاده می گردد. آپاتیت سنتزی علی رغم مزایای فراوان دارای یک نقطه ضعف جدی است و آن بازجذب زیستی محدود است. بدین مفهوم که آپاتیت سنتزی سرعت تخریب کمی در بدن دارد. ما در این پژوهش با طراحی یک ماشین ماکرومولکولی با نام کالکولین موفق شدیم تا حدود زیادی این نقیصه را برطرف نماییم.
وی افزود: ماشین ماکرومولکولی کالکولین می تواند با به دام انداختن دی اکسید کربن موجود در جو، گونه ای بهینه شده از آپاتیت موسوم به آپاسیت تولید نماید. آپاسیت با ساختار نانویی خود از زیست سازگاری و زیست فعالی مطلوبی برخوردار می باشد و این توانایی را دارد که استخوان سازی را تقویت کند.
کریمی درباره سازوکار عملکرد کالکولین اظهار داشت: ساختار کالکولین متشکل از گروه های آلی کولینیوم و کلسیم و یون های آزاد فسفات است و وظیفه خویش را در دو مرحله انجام می دهد. در مرحله اول، اعمال یک حرارت ملایم باعث بروز واکنش بین گروه های کلسیم و یون های آزاد فسفات شده و هسته های آپاتیت شکل می گیرد. در مرحله دوم کالکولین با به دام انداختن دی اکسید کربن موجود در جو و تولید حد واسط های مولکولی شبه کروبامات باعث جوانه زنی کلسیت می گردد. حاصل این دو مرحله تشکیل یک نانوکامپوزیت متشکل از آپاتیت و کلسیت است که به اختصار آپاسیت نام گرفته است. به علاوه، کالکولین به علت پیکربندی ماکرومولکولی سه بعدی می تواند رشد نانوذرات کامپوزیتی آپاسیت را کنترل کرده و آن ها را در مقیاس نانومتری باقی نگه دارد.
بررسی ها نشان داده که درصد دو فاز آپاسیت و کلسیت در ساختار نهایی ۵۳ به ۴۷ است و اندازه نانوذرات کامپوزیتی ۲۰ تا ۶۰ نانومتر گزارش شده است. ساختار آپاسیت از انحلال پذیری بالا و بلورینگی پایینی برخوردار می باشد.
این تحقیقات حاصل تلاش های دکتر محمد کریمی دانش آموخته مقطع دکتری پژوهشگاه مواد و انرژی و جمعی از دانشجویان مقطع کارشناسی ارشد این پژوهشگاه است. نتایج این کار در مجله Chemical Engineering Journal با ضریب تأثیر ۶.۷۳۵ به چاپ رسیده است.