درمان زخمهای عمیق، مزمن و غیرقابلدسترس یکی از مسائل بزرگ در علم پزشکی محسوب میشود. محققان مؤسسه نوآوریهای زیستپزشکی تراساکی آمریکا برای غلبه بر این مسئله، یک هیدروژل تزریقی جدید توسعه دادهاند که از ترکیب پروتئینهای ابریشم و عصاره گیاه کودزو به دست میآید. این زیستماده در آزمایشگاه توانست بافتهای آسیبدیده را به سرعت ترمیم کند.
به گزارش Phys، مهندسی زیستمواد نقش محوری و مهمی در پیشبرد درمانهای ترمیمی ایفا میکند، اما پزشکان همیشه با محدودیتهای بزرگی مواجه بودهاند. پلیمرهای مصنوعی اگرچه پایداری مکانیکی خوبی دارند، اما فاقد سیگنالهای بیولوژیکی هستند و در برخی موارد، محصولات جانبی اسیدی و مضری تولید میکنند.
از سوی دیگر، پلیمرهای طبیعی مانند پروتئین ابریشم سازگاری بالایی با بدن دارند، اما معمولاً از نظر مکانیکی ضعیف و شکننده هستند. محققان برای حل این مشکل، دو ماده طبیعی و قدرتمند را با یکدیگر ترکیب کردند. ماده اول فیبروئین ابریشم است که از پیله کرم ابریشم گرفته میشود و بدن انسان آن را به خوبی تحمل میکند. ماده دوم پوئرارین (Puerarin) نام دارد؛ یک ترکیب زیستفعال و قدرتمند که دانشمندان آن را از ریشه گیاه کودزو استخراج میکنند و خواص آنتیاکسیدانی و ضدالتهابی فوقالعادهای دارد.
دانشمندان برای ایجاد یک هیدروژل مستحکم، به جای استفاده از واکنشهای شیمیایی پیچیده که احتمالاً سمی هستند، به پیوندهای فیزیکی روی آوردند. آنها پنج فرمول مختلف را با غلظتهای افزایشی پوئرارین (از ۱ تا ۵ درصد) در ترکیب با غلظت ثابتی از فیبروئین ابریشم به دقت آزمایش کردند.
نتایج نشان میدهد عصاره گیاه کودزو از طریق پیوند هیدروژنی، شبکه هیدروژل را بسیار تقویت میکند. این فرایند بدون اینکه ساختار پروتئینی ابریشم را تغییر دهد، پایداری مکانیکی آن را تأمین میکند. هرچه غلظت پوئرارین بیشتر باشد، شبکههای داخلی متراکمتری شکل میگیرند و استحکام مواد افزایش مییابد.
عملکرد این هیدروژل در آزمایشها فراتر از انتظارات اولیه بود و توانست سلولها را برای بازسازی سریع تحریک کند. زمانی که محققان سلولهای پوست انسان را در معرض این هیدروژلها قرار دادند، بقای سلولی از همان روز اول به بیش از ۹۵ درصد رسید و هیچگونه نشانهای از سمیت در هیچکدام از فرمولهای آزمایششده مشاهده نشد. سلولهایی که با این ماده کشت داده شدند، موفق شدند در تمام فرمولها، بستهشدن کامل زخم را در ۷۲ ساعت محقق کنند. بالاترین غلظت پوئرارین نیز توانست حدود ۶۰ درصد از فرایند ترمیم زخم را در همان ۲۴ ساعت نخست به پایان برساند؛ چنین سرعتی تأثیر زیادی بر جلوگیری از عفونتها و تسریع روند بهبودی بیماران خواهد گذاشت.
یکی از برجستهترین ویژگیهای این زیستماده، توانایی آن برای تغییر شکل تحت فشار و بازگشت فوری به حالت اولیه است. این هیدروژل میتواند از طریق یک سوزن بسیار نازک جریان یابد و به محض تزریق در محل مورد نظر، ساختار ژلهای خود را دوباره به دست آورد.
یافتههای این پژوهش در ژورنال ACS Omega منتشر شده است.
