• ۴ بازدید
  • تقویم روزنامه فرهیختگان ۱۰:۰۰ - ۱۳۹۸/۰۴/۲۰
  • نظرات روزنامه فرهیختگان۰
  • 0
  • 0
گفت‌وگوی «فرهیختگان» با فارغ‌التحصیل دانشگاه آزاد اسلامی واحد خمینی‌شهر که سومین رگ مصنوعی جهان به روش نوین را به نام خود ثبت کرد

نخستین رگ مصنوعی ایرانی ساخته شد

یکی از دانشجویان موفق ایرانی به‌طور قطع متین کرباسیان، فارغ‌التحصیل کارشناسی‌ارشد مکانیک با گرایش طراحی کاربردی از دانشگاه آزاد اسلامی واحد خمینی‌شهر اصفهان است که توانسته ساخت نخستین رگ مصنوعی در ایران را به نام خود ثبت کند.

به گزارش «فرهیختگان آنلاین»، تجربه ثابت کرده است محققان و دانشجویان ایرانی چیزی از خارجی‌ها کم ندارند و موفقیت‌های امروز کشور را مدیون شب‌بیداری‌ها و تلاش‌های بی‌وقفه آنها هستیم. یکی از دانشجویان موفق ایرانی به‌طور قطع متین کرباسیان، فارغ‌التحصیل کارشناسی‌ارشد مکانیک با گرایش طراحی کاربردی از دانشگاه آزاد اسلامی واحد خمینی‌شهر اصفهان است که توانسته ساخت نخستین رگ مصنوعی در ایران را به نام خود ثبت کند. این رگ مصنوعی سومین رگ مصنوعی ساخته‌شده در دنیاست که تحولی را در عرصه پزشکی دنیا پدید می‌آورد.


 تازه‌های دنیا در تولید رگ مصنوعی

کرباسیان، فارغ‌التحصیل واحد خمینی‌شهر معتقد است این اولین‌باری نیست که رگ مصنوعی در دنیا ساخته می‌شود. رگ مصنوعی اولین‌بار در سال 1912 با پشم‌شیشه برای سگ تولید شده بود؛ بنابراین، تولید این رگ مصنوعی پدیده جدیدی به حساب نمی‌آید بلکه قابلیت‌ها، فناوری‌ ساخت، مواد به کار رفته در آن، سازگاری‌ و عدم‌سمیت آن است که این ابداع را منحصربه‌فرد می‌کند. جدیدترین رگ مصنوعی در دنیا توسط دانشمندان دانشگاه MIT آمریکا ساخته شده است که تفاوتی با رگ طبیعی انسان ندارد. این رگ مصنوعی با پرینتر سه‌بعدی ساخته شده است. دستگاه پرینتری که این رگ را به کمک آن ساخته‌اند، تولید MIT بوده و 20 تا 30 میلیون دلار صرف ساخت آن شده است و اطلاعاتی از آن در اینترنت هم وجود ندارد.

به گفته او «ما با کمک گرفتن از استادانی که با دانشگاهای برتر اروپایی و آمریکایی هم همکاری می‌کنند، توانستیم رگ مصنوعی منعطف به روش پرینتر سه‌بعدی MIT بسازیم. فناوری ساخت این رگ مصنوعی به این شکل است که در ابزار ساخت ماده‌ای که این دانشگاه تولید کرده، بین هر لایه‌ای که ریزش می‌کند، یک لایه سلول طبیعی انسان به همراه نانوذرات مغناطیسی به صورت رگ منعطف به کار می‌رود. در روش FDM یا روش ذوبی-رسوبی، هر لایه‌ای که ریزش می‌کند، مواد را ذوب کرده و بین لایه‌ای که می‌ریزد با لایه بعدی، پیوندی برقرار می‌کند. رگ مصنوعی را تنها با روش FDM می‌توان ساخت.» علاوه‌بر دانشگاه MIT، دانشگاه‌های آکسفورد و کمبریج انگلستان هم با امکانات بیشتر، پرینتر‌های سه‌بعدی‌ بزرگ‌تر و با تکنولوژی بالاتری ساخته‌اند. نمونه‌ رگ‌های مصنوعی ساخته‌شده در دنیا هنوز کاربردی نشده و به تازگی قرار است وارد فاز عملیاتی شوند.

 اولین نمونه داخلی

کرباسیان به «فرهیختگان» می‌گوید: «ما در ساخت این رگ از فناوری پرینتر سه‌بعدی به روش FDM استفاده کرده‌ایم که یکی از موضوعات روز دنیاست. پرینتر سه‌بعدی‌ای که ما ساخته‌ایم درنهایت 20 تا 25میلیون تومان ارزش دارد و ساخت سعید اسماعیلی بوده و با امکانات شخصی ساخته شده است. از آنجایی که این فناوری، یک فناوری هایتک و به‌روز به شمار می‌رود، هیچ منبعی برای الگوبرداری از آن وجود نداشته و تنها خودمان باید به تکنولوژی آن دست پیدا می‌کردیم. در حوزه رگ مصنوعی مقاله‌ها بسیار محدود هستند که این کار ما را دشوارتر می‌کرد.»

 چرا تعویض رگ می‌کنند؟

پلاک‌های چربی داخل رگ‌ رسوب کرده و گلبول‌های سفید به آن حمله‌ور می‌شوند. بعد از مدتی، همین گلبول‌های سفید هم لایه‌ای روی چربی‌ها تشکیل می‌دهند. آنقدر این لایه‌ها گسترش پیدا می‌کنند که رگ تنگ و مسدود می‌شود. اگر این رگ مسدود‌شده، یکی از عروق اصلی بدن باشد، از روش‌هایی چون آنژیو و بالون‌زدن، بای‌پس و در انتها پیوند رگ از بدن فرد استفاده می‌کنند. در روش آنژیو، دستگاهی وارد رگ شده و شروع به مکیدن پلاک‌های سخت‌شده چربی‌ می‌کند تا گرفتگی رگ از بین برود. در این روش، بالونی فلزی هم وارد رگ می‌شود تا از دیواره آن که حالا ضعیف و نازک شده، محافظت کرده و مانع ریزش آن شود. کرباسیان معتقد است از رگ مصنوعی تولید‌شده به‌عنوان استنت هم می‌توان استفاده کرد. استنت‌هایی که در رگ کار گذاشته می‌شوند، گران‌قیمت بوده و بعد از چند سال نیاز به تعویض دارند. اما استفاده از این رگ مصنوعی این قابلیت را دارد که با بدن سازگاری داشته و ماندگار و زیست‌تخریب‌پذیر بوده و نیازی به تعویض هم ندارد.»
 

 ویژگی‌های رگ مصنوعی

او با اشاره به اینکه در رگ مصنوعی ساخت دانشگاه MIT از کشت سلول زنده استفاده می‌شود، می‌گوید: «این یکی از تفاوت‌هایی است که رگ مصنوعی ساخته‌شده در کشور با مدل آمریکایی آن دارد. اما خواص مکانیکی یا «مدول‌یانگ» رگی که ما ساخته‌ایم، یعنی خواص مکانیکی آن از جهت کشش طولی و عرضی این رگ از رگ طبیعی انسان بالاتر است، زیست‌تخریب‌پذیر بوده و سمیت در بدن ایجاد نمی‌کند، در نمونه‌های ساخته شده مواد مگنتیک به کار رفته که اگر در آینده فرد گیرنده رگ مصنوعی مبتلا به سرطان شود، رگ مصنوعی با روش هایپرترمیا (دمای بالا) سلول‌های سرطانی را از خود عبور داده و دفع می‌کند و به عبارتی با روش هایپرترمیا می‌توان سلول‌های سرطانی را از بدن دفع کرد. این ویژگی دقیقا مانند ساختاری مغناطیسی و آهنربا در بدن عمل می‌کند.»  به گفته کرباسیان، رگی که MIT می‌سازد وقتی در کنار رگ طبیعی انسان قرار می‌گیرد، تفاوتی با آن ندارد و سرخ‌رنگ است که این ویژگی‌ها مدیون دستگاه پرینتر خاصی است که در این کار مورد استفاده قرار می‌گیرد. اما رگ مصنوعی ساخته‌شده در ایران به رنگ‌های سفید و خاکستری و سیاه یا قهوه‌ای تولید می‌شود. هرکدام از این رنگ‌ها به دلیل اصلاح‌کننده ساختاری به کار رفته در ساختار بیونانوکامپوزیتی آن است؛ به‌عنوان مثال، رنگ سفید آن به خاطر وجود TPU خالص است، خاکستری به خاطر وجود مگنتیک و رگ سیاه‌رنگ به دلیل وجود CNT یا کربن نانوتیوب داخل ترکیب است و درواقع هر کدام از این مواد به دلیلی با ساختار نانوکامپوزیتی ترکیب می‌شوند. رگ مصنوعی ساخته‌شده مانند رگ انسان امکان گرفتگی ندارد و مگنتیک به کار رفته در آن حتی قادر است گرفتگی‌های احتمالی را هم رفع کند. سطح این رگ به دلیل نانومواد به کار رفته در آن، آب‌گریز و خون‌گریز است و درواقع ماده TPU به کار رفته در آن خاصیت آب‌گریزی دارد و به‌عنوان پوشش نانو عمل می‌کند.

 ثابت نگه‌داشتن pH خون

مهم‌ترین مساله در بحث بیومتریال و بافت نرم، ساختار، تکنولوژی ساخت و عدم‌ایجاد سمیت در بدن است و نباید با بدن جاندار واکنش نشان دهد و pH خون را تغییر ندهد، بلکه باید pH را در همان محدوده نگه دارد. رگ‌های مصنوعی ساخته‌شده در مدت زمان مشخص pH خون را تغییر نداده و در همان محدوده نگه داشته‌اند و سمیتی ایجاد نمی‌کند. از نظر خواص مکانیکی هم طبق معیارهای سازمان غذا و داروی آمریکا مبنی‌بر مشابه بودن خواص مکانیکی قطعات تولید شده با بدن انسان، مدول‌یانگ یا قدرت کشش این رگ مصنوعی تولید‌شده در مقایسه با رگ طبیعی بدن انسان عملکردی بهتر و مدول‌یانگی بالاتر از رگ انسان دارد.

 ترکیبات مورد‌استفاده

این فارغ‌التحصیل رشته مکانیک به مواد به کار رفته در ساخت رگ مصنوعی اشاره می‌کند و می‌گوید: «پایه بیونانوکامپوزیتی ما TPU (ترموپلاستیک پلی یورتان) است که ماده‌ای بسیار زیست‌سازگار و منعطف بوده و مجوزهای لازم را از سازمان غذا و داروی آمریکا (FDA) دریافت کرده و بیوکامپوزیت است. از جهت دیگر، TPU سازگاری بسیار بالایی با پرینتر سه‌بعدی استفاده‌شده در این تحقیق دارد که با افزودن اصلاح‌کننده ساختاری، TPU را اصلاح کرده و خواص مکانیکی بایو آن را ارتقا دادیم که یکی از آنها مگنتیک و دیگری CNT بود. اما CNT یا کربن نانوتیوب در تست‌های بیولوژیکی که روی آن انجام شد، در بدن سمیت ایجاد کرد و با توجه به بالا بردن pH خود تا 8.2 از ترکیبات رگ مصنوعی حذف شد. اما مگنتیک سمیتی برای بدن نداشت و خواص مکانیکی رگ را هم بهبود می‌داد.»

 آماده‌باش برای تست حیوانی

کرباسیان می‌گوید: «این اولین‌باری است که رگ مصنوعی در ایران تولید می‌شود و به همین دلیل از اهمیت بالایی برخوردار است و تحولی بزرگ حساب می‌شود. درواقع ما سومین کشوری در جهان هستیم که چنین رگی تولید کرده‌ایم.» او ادامه می‌دهد: «این محصول تمام آزمایش‌های نهایی را انجام داده و تحت بررسی و تاییدات آزمایشگاهی قرار گرفته و نمونه‌هایی از این محصول هم با پرینتر سه‌بعدی به روش FDM تولید شده و در گام بعدی، آماده تست‌های حیوانی می‌شود. این رگ در گام نخست باید روی خوکچه‌ هندی مورد آزمایش قرار گیرد.» او علت انتخاب خوکچه هندی یا سگ برای این آزمایش، نزدیک بودن سایز رگ این جانور با رگ انسان را عنوان کرد. 98درصد کروموزوم‌های بدن موش با بدن انسان یکی است اما خوکچه هندی از نظر رگ بسیار به انسان شبیه است. این محقق جوان دانشگاه آزاد اسلامی می‌گوید: «در ادامه تحقیق روی این رگ مصنوعی، باید رگ را به خوکچه هندی پیوند بزنیم و حیوان را حدود یک‌سال مورد بررسی قرار دهیم. اگر این تست هم با موفقیت به پایان برسد، می‌توانیم به راحتی این رگ را بدون اینکه مشکلی برای فرد ایجاد شود روی بدن انسان هم پیوند بزنیم.»

 جایگزین‌هایی برای رگ انسان

معمولا تا جایی که امکان آن وجود داشته باشد، محققان و پزشکان سعی می‌کنند از بدن پیوند بزنند. اما اگر این امکان وجود نداشته باشد، «بای‌پس» انجام می‌دهند به این معنا که مسیر را برگردانده و قسمتی از رگ را حذف می‌کنند. در زمان گرفتگی عروق، ابتدایی‌ترین مراحل پیوند رگ از بدن خود انسان، آنژیو و بالون‌زدن است. اما عروقی مانند عروق کرونر وجود دارند. سه شاخه‌ای که واقع در پشت قلب هستند و وظیفه خون‌رسانی به ماهیچه‌های قلب را برعهده دارند و گرفتگی یکی از این شاخه‌ها سکته قلبی را به دنبال دارد. عروق کرونر به دلیل اندازه بزرگی که دارد و مانند آن در بدن وجود ندارد، به راحتی قابل پیوند نیست. آئورت و شاهرگ ران پا هم همین ویژگی را دارند. شاهرگ‌ها معمولا دچار گرفتگی نمی‌شوند اما در صورت گرفتگی، قابل‌پیوند نیستند. اما عروق دیگر بدن را در صورتی که دچار گرفتگی شوند، تا جایی که امکان آن وجود داشته باشد از عروق بدن به‌ویژه عروق پا به آنها پیوند می‌زنند، چراکه بیشتر رگ‌های سایز بزرگ در پا وجود دارند. اگر هیچ‌کدام از روش‌های پیوند رگ، بای‌پس و آنژیو جوابگو نباشند، پیوند رگ انجام می‌شود و رگ مصنوعی جایگزین رگ بدن می‌شود. کرباسیان می‌گوید: «رگ مصنوعی ساخته‌شده در این پروژه در هر قسمتی از بدن قابلیت پیوند دارد و با توجه به تکنولوژی FDM به کار رفته در آن، محدودیت استفاده در هیچ‌جایی از بدن را ندارد. البته در صورتی که این رگ نیاز به تعویض پیدا کند، قابلیت تعویض هم دارد که به راحتی می‌توان این کار را انجام داد.» این دستاورد حاصل پایان‌نامه کارشناسی‌ارشد متین کرباسیان با عنوان تولید رگ‌های مصنوعی بیونانوکامپوزیتی منعطف ساخته‌شده به روش ذوبی-رسوبی با نانوذرات مغناطیسی و گرمادرمانی در دانشگاه آزاد اسلامی واحد خمینی شهر در مدت ۹ ماه زیرنظر اساتید راهنما سیدعلی افتخاری عضو هیات‌علمی گروه مهندسی مکانیک و امیرسالار خندان مدرس این واحد تولید و آماده بهره‌برداری شده است.

 

* نویسنده : ندا اظهری روزنامه نگار

نظرات کاربران
تعداد نظرات کاربران : ۰
capcha

خبرهای روزنامه فرهیختگانآخرین اخبار

خبرهای روزنامه فرهیختگانمرتبط ها