پژوهشگران دانشگاه پنسیلوانیا با همکاری متخصصان ارتوپدی، موفق به توسعه نوعی داربست زیست‌تجزیه‌پذیر شده‌اند که می‌تواند فرآیند بازسازی استخوان‌های آسیب‌دیده را به‌طور چشمگیری بهبود بخشد. این داربست که با نام CitraBoneQMg شناخته می‌شود، از ترکیب منیزیم، گلوتامین و اسید سیتریک ساخته شده و عملکردی فراتر از ایمپلنت‌های رایج دارد.
نقش منیزیم و گلوتامین در بازسازی استخوان
در شرایط معمول، شکستگی‌های استخوانی با گچ‌گیری و تثبیت عضو آسیب‌دیده بهبود می‌یابند؛ اما در موارد شدیدتر، جراحان ناچار به استفاده از ایمپلنت‌ها، داربست‌های زیستی یا قطعات فلزی هستند تا فرآیند ترمیم را تسریع کنند. در این میان، ترکیب منیزیم و گلوتامین با اسید سیتریک توانسته عملکرد سلول‌های استخوان‌ساز را به‌طور قابل توجهی ارتقا دهد.
هوی شو، یکی از نویسندگان این تحقیق، توضیح می‌دهد که این سه ماده با تحریک متابولیسم انرژی درون سلولی، باعث افزایش فعالیت سلول‌های بنیادی و تبدیل آن‌ها به سلول‌های استخوانی می‌شوند. این فرآیند از طریق تنظیم دو مسیر انرژی حیاتی در بدن، یعنی AMPK و mTORC، انجام می‌گیرد. این مسیرها همانند سیستم‌های کنترل داخلی عمل کرده و مصرف انرژی سلول‌ها را بهینه می‌کنند تا توانایی ساخت استخوان جدید افزایش یابد.
عملکرد متفاوت و هم‌افزای این ترکیب
برخلاف حالت طبیعی که مسیرهای AMPK و mTORC به‌صورت متضاد عمل می‌کنند، ترکیب منیزیم و گلوتامین در کنار اسید سیتریک توانسته هر دو مسیر را به‌طور همزمان فعال کند. این ویژگی منحصربه‌فرد باعث شده سلول‌های بنیادی انرژی بیشتری دریافت کرده و با سرعت بیشتری به سلول‌های استخوانی تبدیل شوند. نتیجه این فرآیند، بازسازی سریع‌تر و مؤثرتر بافت استخوانی است.
آزمایش موفق روی مدل حیوانی
برای ارزیابی عملکرد داربست CitraBoneQMg، پژوهشگران آن را در موش‌هایی با نقص جمجمه‌ای کاشتند و نتایج را با گروه‌هایی که از ایمپلنت‌های رایج استفاده کرده بودند، مقایسه کردند. پس از گذشت ۱۲ هفته، مشخص شد که این داربست جدید توانسته رشد استخوان را تا ۵۶ درصد نسبت به ایمپلنت‌های مبتنی بر اسید سیتریک و تا ۱۸۵ درصد نسبت به ایمپلنت‌های سنتی افزایش دهد.
چشم‌انداز درمانی و کاربردهای آینده
این دستاورد علمی می‌تواند نقطه عطفی در درمان شکستگی‌های پیچیده و مقاوم به درمان باشد. استفاده از مواد طبیعی مانند منیزیم و گلوتامین که به‌طور معمول در بدن و مواد غذایی وجود دارند، نه‌تنها ایمنی بالایی دارد بلکه امکان تولید ایمپلنت‌های زیستی با عملکرد ارتقا یافته را فراهم می‌کند. در آینده، این فناوری می‌تواند در درمان شکستگی‌های شدید، ترمیم استخوان‌های آسیب‌دیده در سالمندان و حتی بازسازی بافت‌های استخوانی در بیماران خاص مورد استفاده قرار گیرد.
با توجه به نتایج امیدوارکننده این پژوهش، انتظار می‌رود که داربست‌های زیستی مبتنی بر ترکیبات طبیعی، جایگزین مناسبی برای ایمپلنت‌های فلزی و سنتی در جراحی‌های ارتوپدی شوند و مسیر جدیدی در درمان‌های بازسازی استخوانی باز کنند.
پایگاه خبری مجتمع نوآوری فرداد
