۱۳۹۶-مهشید شکری

مهشید شکری

ایمیل:  mahshid.shokri@ma.iut.ac.ir, shokri.mahshid@gmail.com

• دکترا (97- ): ساخت و بهینه ­سازی هیدروژل زیست­ چسبنده کوآسروات بر پایه کیتوسان و نانوذرات هیدروکسی آپاتیت مزومتخلخل دوپ شده با گالیم و روی جهت کاربرد در کنترل خونریزی و عفونت بعد از استرنوتومي میانی در عمل جراحي قلب باز

چکیده

استرنوتومی میانی که در آن یک برش عمودی در طول استرنوم ایجاد می­شود، دسترسی به قلب یا ریه­ها را فراهم آورده و یکی از پرکاریردترین روش­های دسترسی در جراحی قلب و قفسه سینه است. ترمیم زخم استرنوتومی ممکن است با عفونت زخم استرنوم، استئومیلیت یا مدیاستینیت همراه باشدکه به خصوص در بیماران مبتلا به بیماری­های مزمن انسدادی ریوی، نارسایی مزمن کلیه و دیابت و افراد سیگاری و چاق پیچیده­تر می­شود. برای کنترل خونریزی از لبه­های استرنوم پس از استرنوتومی، موم استخوانی شایع­ترین مورد استفاده هموستاتیک است. موم استخوانی (bone wax) می­تواند سطوح استخوان در حال خونریزی را پوشانده و سد مکانیکی در برابر جریان خون به وجود آورد. با وجود قابلیت هموستاتیک قابل توجه موم استخوانی، این ماده نمی­تواند توسط بدن جذب شود و در نتیجه مانع از همجوشی استخوان شده و موجب ترویج عفونت­ها و ایجاد واکنش­های التهابی می­شود. بنابراین روش­های بهبود یافته برای کنترل خونریزی بدون استفاده از موم استخوان مورد نیاز است. مواد جایگزینی که به عنوان بندآورنده خون به کار برده می­شوند بر پایه پلیمرهای طبیعی (نظیر؛ کلاژن، ژلاتین، اکسید سلولز، کیتین،کیتوسان،فیبرین) و مصنوعی (پلی­سیانو اکریلات ها، پلی­اکریلیک اسید، پلی­آلکیلن اکسید ها) می­باشند. در این میان کیتوسان با توجه به خواص برجسته­ای نظیر جذب سریع، در دسترس بودن، خاصیت ضدمیکروبی و ضدحساسیت، زیست سازگاری بالا و زیست­تخریب پذیری قابل قبول در کنار سمیت پایین یکی از شناخته شده­ترین بندآورنده­های موجود می­باشند. با توجه به مشكلاتی که در بستن استخوان استرنوم با استفاده از ابزارهای مكانیكی وجود دارد، نیاز به وجود یک چسب استخوان با استحكام چسبندگی و رفتار زیست تخریب پذیری مطلوب احساس می­شود. اکثر چسب­های معمول، به علت از دست دادن فعالیت­های سطحی خود در محیط مرطوب بدن وعوارض جانبی مواد سمی، بر روی بافت استخوان قابل استفاده نیستند. به دنبال الهام گرفتن از موجودات دریایی درون آب مانند صدف دریایی و کرم ماسه­ای، چسب­های زیست تقلیدی را معرفی کرده­اند. یكی از این موجودات کرمی است که برای ساخت لانه، چسبی پروتئینی با ساختار منحصربه فرد ترشح می­کند که می­تواند در محیط آبی زیر دریا، دانه­های شن را به هم بچسباند. با الهام از این چسب، یک نوع چسب زیستی بر اساس کمپلكس کوآسروات سنتز شد که استحکام چسبندگی مناسبی در محیط­های مرطوب دارد. هیدروژل­های زیست­چسبنده با استفاده از کمپلکس کوآسروات می­توانند چسبی ایده­آل به همراه خواص هموستاتیک و ترمیم استخوان را مرتفع سازند. همچنین گزارش شده­است که حضور نانوذرات در سیستم­های هیدروژلی از قابلیت گردآوری زنجیرهای پلیمر در کنار هم برخوردار هستند و از این رو خواص چسبندگی آن را افزایش می­دهند. هیدروژل­های نانوکامپوزیتی نسبت به هیدروژل­های معمولی سودمندتر هستند که خواص بهبود یافته آنها از جمله افزایش قدرت مکانیکی، خاصیت استخوان زایی و خاصیت ضد میکروبی، امکان استفاده در زمینه هایی مانند مهندسی بافت استخوان را می­دهد. علاوه بر این، ژل­های نانوکامپوزیتی می­توانند در محل کاربرد بچسبند و باقی بمانند و آنتی بیوتیک ها را به صورت موضعی به طور پایدار عرضه کنند. کنترل و رهایش مداوم دارو برای مدت طولانی برای جلوگیری از عفونت عمیق استرنوم مطلوب است. نانوذرات به عنوان سیستم رهایش هدفمند و کنترلی  برای کاربردهای رهایش دارو و عوامل درمانی استفاده می شوند. نانوذرات هیدروکسی آپاتیت مزومتخلخل دارای ساختار کانالی مزوحفره منظم، خصوصیات زمینه بالا (سطح ویژه، حجم و اندازه منافذ)، توانایی پیوند با استخوان و زیست سازگاری عالی می­باشد. گنجاندن نانوذرات هیدروکسی­آپاتیت مزومتخلخل به زمینه­ هیدروژل با توجه به تقلید ساختار و ترکیب استخوان­های اسفنجی انسان موجب تسهیل هدایت استخوانی می­شود. این نانوذرات می­توانند برای افزایش خواص آنتی باکتریالی و استخوان سازی با عناصر فلزی مانند گالیم، نقره،سریوم و روی دوپ شوند. در حقیقت نانوذرات هیدروکسی­آپاتیت مزومتخلخل پتانسیل ارزشمندی برای سیستم­های چند منظوره قابل تزریق با ایجاد یک واکنش زیست فعال (اتصال و بازسازی استخوان) همراه با سایر اثرات مفید از طریق رهایش کنترل شده از عوامل درمانی (از جمله عوامل ضد میکروبی میزبان در مزوحفرات) دارند. از این رو، این مواد زیستی قادر به غلبه بر چالش دوگانه بازسازی بافت­ها و مبارزه با عفونت در محل آسیب با حداقل عوارض جانبی سیستماتیک می­باشد. بنا به آنچه گفته شد، هدف از پژوهش حاضر، سنتز هیدروژل نانوکامپوزیتی بر پایه کیتوسان و نانوذرات مزوپور هیدروکسی­آپاتیت دوپ شده با گالیم و روی برای پیشگیری از وقوع عوارض بعد از استرنوتومی برای بیماران تحت عمل جراحی قلب باز می­باشد. تا به امروز مواد جایگزین موم استخوان تنها قابلیت بندآوردن خونریزی و جلوگیری از عفونت را داشته­اند و تحقیقی در راستای مرتفع کردن هر سه خاصیت هموستاتیک،آنتی­باکتریالی و بازسازی بافت استخوان انجام نشده است. انتظار می­رود با بهینه­سازی این هیدروژل، بر اساس خواص هموستاتیک، مکانیکی، آنتی­باکتریالی، تخریب­پذیری و رهایش عوامل درمانی بتوان هیدروژل قابل تزریق مطلوبی برای کنترل خونریزی، ترمیم استخوان استرنوم و پیشگیری از عفونت زخم استرنوم بعد از استرنوتومی در اعمال جراحی قلب و عروق ایجاد کرد.