خلاصه فناوری
بر اساس آمار سازمان جهانی بهداشت حدود 40% از مرگ و میرها در تصادفات ناشی از خونریزیهای کنترلنشده و علت اصلی مرگ و میرها در درگیریهای نظامی، خونریزی شدید در 5 تا 20 دقیقه اول پس از مجروح شدن است. بنابراین خونريزي و کنترل آن فصل کاری مشترک تمامي جراحان است. به دلیل اهمیت موضوع قطع خونریزی، مطالعات بسیاری بر روی فرایند انعقاد و راهکارهای آن متمرکز و در این راستا انواع مختلفی از بندآورندهها در اشکال مختلف از جمله پودر، مایع، بانداژ، تامبون، شریانبند و غیره با هدف توقف خونریزی طراحی شدهاند. با این وجود نیاز به طراحی محصولی با ویژگیهای ایدهآل، همچنان احساس میشود. در سالهای اخیر بندآورندههای مبتنیبر پروتئین و پپتیدهای سنتزی به دلیل زیستسازگاری بالای خود مورد توجه قرار گرفتهاند. این نوع از بندآورندهها بهواسطه ویژگیهای بیوشیمیایی (مکانسیم فعال) و فیزیکی خود، باعث توقف خونریزی میشوند. مکانسیم عمل آنها به واسطه خاصیت چسبندگی به اجزای خون است از این رو هدف اصلی این تحقیق، دستیابی به دانشفنی محصول بندآورنده خونریزی زیستسازگار با قابلیت قطع مؤثر خونریزی در مدت زمان 5 الی 10 دقیقه است. این محصول بسیار سهلالاستفاده و فاقد عوارض جانبی همچون فشار یا تورم در محل زخم و با طول عمر بیش از یکسال در دمای 4 درجه سانتیگراد، خواهد بود.
ضرورت مسئله
به دلیل اهمیت موضوع قطع خونریزی (هموستاز) در بسیاری از حوزهها از جمله جراحیها، تصادفات و درگیریها مطالعات بسیاری بر روی فرایند انعقاد و راهکارهای آن صورتگرفته است.
ویژگیهای یک بندآورنده خونریزی ایدهآل شامل:
- سرعت هموستاز بالا
- توقف خونریزی در مدتزمان لازم
- سهولت استفاده: عدم نیاز به مهارت یا آموزش خاص
- زیستسازگاری: عدم ایجاد عوارض حاد یا مزمن
- تسریع ترمیم زخم
- جلوگیری از آلودگی محل زخم: اثرات ضدمیکروبی یا جلوگیری از ورود عوامل میکروبی به محل زخم
- سهولت در ساخت و استریلیزاسیون
- قیمت مناسب
با وجود تلاش محققین برای دستیابی به محصولاتی با ویژگیهای ایدهآل، همچنان نیاز به طراحی جدید در حوزه بندآورندههای خونریزی مشاهده میشود. در سالهای اخیر انواع مختلفی از پلیمرهای زیستی از جمله پپتیدها به دلیل زیستسازگاری بالا مورد توجه قرار گرفتهاند این نوع از بندآورندهها بهواسطه ویژگیهای بیوشیمیایی (مکانسیمفعال) و فیزیکی خود، سبب توقف خونریزی میشوند. مکانسیم عمل آنها به واسطه خاصیت چسبندگی به اجزای خون است. به طوریکه این بندآورندهها ماتریکسی را تشکیل میدهند که اجزای خون از جمله گلبولهای قرمز و پلاکتها در آنها گیر افتاده و در نهایت یک سد فیزیکی را در برابر جریان خون ایجاد میکنند. با وجود موفقیت این نوع از بندآورندهها در سطح بازارهای جهانی، واردات آنها به کشور محدود و با قیمت بسیار بالا میباشد. این عوامل باعث شده با وجود نیاز کشور (آمار واردات 1 تا 10 میلیوندلاری) به این محصولات، دسترسی به آنها در مراکز درمانی محدود گردد. از این رو تیم پژوهشی در این پژوهش در زمینه طراحی و تولید محصول بندآورنده خونریزی، با قابلیت قطع مؤثر خونریزی، زیستسازگار و با قیمت مناسب گام بر خواهندداشت.
مسئله اصلی تحقیق
عوارض خونریزی ناشی از حوادث (تروما)، بیمارهای مادرزادی مانند اختلال در فاکتورهای انعقادی، بیمارهای مرتبط با اثر داروهای شیمیدرمانی مانند اختلالات مرتبط با سرکوب مغز استخوان در بیمارهای سرطانی، اختلالات خونی مرتبط با مصرف مواد مخدر و خونریزیهای کنترل نشده در جراحیها عامل اصلی مرگومیرها قبل از درمان است. به دلیل اهمیت موضوع قطع خونریزی (هموستاز) مطالعات بسیاری بر روی فرایند انعقاد و راهکارهای آن متمرکز شدهاند.
وضعیت دانش پیشین و سابقه پیشرفتها:
واژه هموستاز (اصطلاح haima به معنی خون و stasis به معنی توقف خونریزی) برای اولینبار توسط یونانیان باستان برای توصیف پدیده بندآمدن خون هنگام استفاده از زاج بر روی زخم در حال خونریزی، به کار برده شد. اگرچه شواهد استفاده از محصولات بندآورنده و انعقادی از زمان رومیان و یونانیان باستان مشاهده میشود؛ اما مفهوم مکانیسمهای بندآورندگی برای اولینبار توسط Morawitz در سال 1905 گزارش گردید. در این گزارش بر نقش پلاکتها و سایر عوامل دخیل در فرایند انعقاد خون اشاره شد. در قرن بیستم این عوامل بهعنوان عوامل انعقادی یا لختهکننده خون شناخته شدند.
در یک بافت سالم سلولهای رگهای خون با ترشح عوامل ضد انعقادی مانند مولکولهای شبه هپارین، نیتریکاسید و... پوشش پروتئینی سطح خود از تجمع عوامل انعقادی جلوگیری میکنند. مکانیسم هموستاز با ایجاد آسیب به جدار رگهای خونی و تماس خون با سلولها و عناصر بافتی خارج از اندوتلیوم آغاز میشود. اولین پاسخ بدن به خونریزی، انقباض عروق خونی بهمنظور کاهش جریان خون در محل جراحت است. در مرحله بعدی فاکتورهای انعقادی ترشحشده از سلولهای اندوتلیال منجر به تجمع و فعالسازی پلاکتها در محل زخم شده که به این مرحله هموستاز اولیه گفته میشود.
در ادامه، فعالسازی پلاکتها همراه با دخالت سایر عوامل انعقادی باعث شروع و انتشار فرایند لختهشدن به واسطه تشکیل فیبرینها میشود که به آن هموستاز ثانویه میگویند. شناخت فرایندهای هموستازی منجر به طراحی انواع مختلفی از محصولات بندآورنده خونریزی گردید. در طراحی این محصولات هم از جنبههای مکانیکی دخیل در فرایند هموستاز مشابه فرایند انقباض عروق خونی و هم از عوامل انعقادی دخیل در فرایندهای هموستازی الهام گرفته شده است. بر همین اساس نیز انواع مختلفی از بندآورندهها در اشکال مختلف مانند بندآورندههای فیزیکی - مکانیکی، جاذبهای فعال و غیرفعال طراحی شدهاند.
بندآورندههای فیزیکی/ مکانیکی:
اساس این نوع از تکنولوژی، فشار و چسبندگی بافتی است. سادهترین مدل آن گازهای نخی است که با فشار بر روی زخم قرار میگیرند. این روش به دلیل عدم وجود عوامل فعال برای توقف خونریزی و آسیب بافتی ناشی از فشار وارده به محل زخم، کارایی بالایی ندارند.
بندآورندههای جاذب:
این دسته از بندآورندهها با پوشش محل زخم و جذب خون (تغلیظ عوامل انعقادی) منجر به هموستاز جزئی و سریع میشوند. با توجه به عدم وجود فاکتورهای فعال انعقادی و از طرفی معایبی مانند همولیز گلبولهای قرمز (پاره شدن گلبولهای قرمز – لیز شدن) و القای واکنشهای التهابی کاربرد این نوع از بندآورندهها نیز محدود گردیده است.
بندآورندههای فعال:
گروهی از بندآورندهها با تشکیل لخته در محل جراحت موجب توقف خونریزی میشوند. این محصولات شامل غلظتهای بالای فیبرینوژن (فیبرین)، ترومبین،کلاژن و ترکیباتی مانند کلسیم یا سایر پروتئینها و پپتیدهای سنتزی با ساختار و عملکرد مشابه این فاکتورهای انعقادی هستند.
پروتئین و پپتیدهای سنتزی به واسطه ویژگیهای بیوشیمیایی (مکانیسم فعال) و فیزیکی خود، باعث توقف خونریزی میشوند. از مهمترین این بندآورندهها، فایبرهای پپتیدی هستند که به واسطه بار مثبت و سایر ویژگیهای بیوشیمیایی خود به سطح گلبولهای قرمز متصل شده و آنها را گیر میاندازند. محصول تجاری مبتنیبر پپتید در طی چند سال اخیر بازار جهانی موفقی در آسیا، اروپا و آمریکا به خود اختصاص داده و تأییدیههای مختلفی از جمله CE و FDA را اخذ کرده است. موفقیت چشمگیر این نوع از بندآورندهها از یک سو و از سوی دیگر نیاز جامعه سلامت کشور به این محصولات، باعث شد تیم پژوهشی در مسیر طراحی و تولید این نوع از بندآورنده خونریزی گام بر دارد.
درباره تیم پژوهشی
نام و نام خانوادگی |
رشته/مقطع تحصیلی |
همکار/مشاور طرح |
وضعیت شغلی |
سامان حسینخانی |
دکتری تخصصی بیوشیمی |
مجری |
عضو هیئتعلمی/دانشگاه تربیتمدرس |
طیبه ظهرابی |
دکتری تخصصی نانو بیوتکنولوژی |
همکار |
شاغل بخش خصوصی |
رامین حشمت |
دکتری تخصصی اپیدمیولوژی |
همکار |
عضو هیئتعلمی اپیدمیولوژی /دانشگاه علوم پزشکی تهران |
سوابق عرضهکننده فناوری و مسئول اصلی تیم پژوهشی
دکتر سامان حسینخانی: ایشان عضو هیئتعلمی گروه بیوشیمی دانشگاه تربیتمدرس هستند. حوزه فعالیت ایشان در زمینه مهندسی پروتئین، طراحی و ساخت نانوزیستحسگرها، تمایز و مرگ در سلولهای بنیادی و طراحی و ساخت نانوحاملهای پپتیدی برای انتقال ژن میباشد. دانشجویان زیادی در مقاطع کارشناسیارشد و دکتری تحت راهنماییهای ایشان قرار گرفتهاند که دستاورد کارهایشان در بسیاری از مجلات خارجی و داخلی به چاپ رسیده است. از ایشان چندین جلد کتاب در زمینه بیولوژی، بیوشیمی و آنزیمشناسی (بیوشیمی استرایر جلد 1 و 2، زیستشناسی کمپبل جلد 1 و 2 و 3) نیز به چاپ رسیده است.
دکتر طیبه ظهرابی: ایشان دانشآموخته دانشگاه تربیتمدرس در رشته نانو بیوتکنولوژی هستند. دارای 10 مقاله ISI چاپ شده در مجلات معتبر علمی و 5 طرح تحقیقاتی مصوب با نظارت معاونت علمی ریاست جمهوری و یک ثبت اختراع میباشند. دکتر ظهرابی در حوزه طراحی و تولید پوششهای ترمیمکننده زخم در حوزه سلامت فعالیت داشته و در حال حاضر مدیرعامل شرکت تجهیزات پزشکی نانوطب بهنود میباشند.
دکتر رامین حشمت: هیاتعلمی اپیدمیولوژی دانشگاه علوم پزشکی تهران و رئیس مرکز تحقیقات بیماریهای مزمن و صعبالعلاج پژوهشگاه علوم غدد و متابوليسم دانشگاه علوم پزشکی تهران میباشند. بر اساس گزارش پایگاه ISI دکتر رامین حشمت، تاکنون بیش از 300 مقاله در مجلات معتبر انگلیسیزبان به چاپ رسانده است و همچنین بیش از ۳۵۰۰ ارجاع به مقالات وی با H index -27 ثبتشده است. ایشان عضو دانشمندان یک درصد پر استناد در سطح بینالمللی میباشند.
مزایا
در بازار تجاری کشور انواع مختلفی از محصولات بندآورنده برای قطع خونریزی در حوزههای مختلف مورد استفاده قرار میگیرند، آمار واردات این محصولات بیش از 10 میلیون دلار است با این وجود به دلیل نوسانات نرخ ارز، دسترسی به این محصولات در مراکز درمانی مشکل است و با قیمت بالا عرضه میگردد. این عوامل در کنار عوارض جانبی مانند عفونت، تورم و ایجاد فشار در نواحی عصبی و اختلال در ترمیم زخم توسط برخی از این محصولات منجر به ایجاد نیاز به تولید محصولی نوین در حوزه قطع خونریزی میگردد.
محصول حاصل از این پژوهش به واسطه استفاده از مواد هموستازی کاملاً زیستسازگار و باعث قطع مؤثر خونریزی بدون ایجاد عوارض جانبی خواهد شد. مزیت دیگر آن تطابق با محل زخم است بهطوریکه بهراحتی در انواع زخمها، مورداستفاده قرار خواهد گرفت. بهطور کلی از مزایای این بندآورندهها میتوان به خواص هموستازی، زیستسازگاری و سهولت استفاده از آن اشاره کرد.
کاربرد
بندآورنده موضعی خونریزی، از آن دسته محصولاتی هستند که به شیوه مکانیکی و جذبی باعث تغلیظ اجزای خون و در نهایت تسریع فرایند انعقاد خون میگردند. این دسته از محصولات در حوزههای مختلفی از جمله جراحیها، اورژانس، کاربردهای نظامی و... مورداستفاده قرار گرفته و سبب توقف خونریزی میشوند.
حوزه جراحیها: عمومی، قلب و عروق، مغز و اعصاب، فک و صورت، ارتوپدی و غیره
حوزه دندانپزشکی: خونریزی دهان و دندان
حوزه اورژانس بیمارستانی یا پیش بیمارستانی جهت کنترل خونریزی کم تا متوسط در حوادث و تروما
خروجیهای مورد انتظار تحقیق
خروجی اصلی این تحقیق تولید محصول بندآورنده خونریزی پیشرفته با خصوصیات زیر میباشد:
- محصولی با قابلیت قطع مؤثر خونریزی در مدتزمان 5 تا 10 دقیقه
- محصولی زیستسازگار بدون ایجاد عوارض جانبی مانند فشار یا تورم در محل زخم
- محصولی با استفاده آسان
- دارای قابلیت تطبیق با محل زخم در ابعاد 2 تا 10 سانتیمتر
- دارای طول عمر بالا (حدود یکسال در دمای 4 درجه سانتیگراد)
- pH محصول در محدود 7 یعنی محدوده فیزیولوژیک
هزینه و زمان اجرای طرح
- هزینه اجرای طرح حدود 500 میلیون تومان برآورد میشود.
- مدتزمان اجرای طرح حدود 12 ماه میباشد.
تسهیم مالکیت فکری
- مالکیت معنوی: مشارکتکننده در مالکیت معنوی ناشی از اجرای تحقیق سهیم خواهد بود و انتشار مقاله مشترک توسط مجری و مشارکتکننده در ژورنالهای داخلی و خارجی، ارائه مقاله در کنفرانسها و سمینارها با موافقت و اشاره به نام همه دستاندرکاران مجاز خواهد بود.
- مالکیت منافع مادی: سهم مشارکت شرکت/شتابدهنده متقاضی حداقل 10 و حداکثر 35 درصد خواهد بود (منافع مالی ناشی از توسعه این فناوری بر اساس توافق طرفین و مشترک خواهد بود و باتوجهبه سهم آورده نقدی و غیرنقدی توسعهدهنده، سهم مالکیت قابلمذاکره و توافق است).
ارتباط با ما
شماره تماس:
021-88486498
اینستاگرام:
iran.challenges@