ضرورت مسئله:
پوست بزرگترین ارگان بدن و مهمترین عضو درمقابل عوامل آسیبرسان محیط است. باوجود آسیبهای واردشده از محیط اطراف، آسیب پوستی غیرقابل اجتناب است؛ البته بیشتر این آسیبها بهدلیل مکانیزم خودترمیمشوندگی به خودی خود و بدون درمان اساسی بهبود مییابند. با این حال، بسته به عمق و شدت آسیب، برخی از آسیبها نمیتوانند خود به خود ترمیم شوند و مداخله پزشکی فوری به کمک پیوندزدن به منظور بازیابی عملکرد پوست ضروری خواهد شد. نیاز به پیوند پوست برای ترمیم و مدیریت زخمهای سوختگی، مقوله مهمی است و کنترل عفونت زخم یکی از مشکلات اساسی در بخش سوختگی است که حدود ۷۵% مرگ ومیر در بیماران دچار سوختگی ناشی از عفونت است. با این حال، دسترسی سایتهای کمکی برای چنین بافتی در مورد سوختگیهای شدید بسیار محدود است. بنابراین منابع پیوندی جایگزینی برای رفع این مشکل نیاز است. یکی از این روشهای جایگزین، استفاده از زخمپوشهای حاوی دارو برای کنترل عفونت و تمیز نگهداشتن زخم است. یکی از بهترین نوع زخمپوشها به خصوص در زخمهای عفونی با توجه به خواص منحصر بهفرد سلولز باکتریایی، زخمپوشهای نانوسلولزی هستند که میتوانند به عنوان یک داربست طبیعی جهت ترمیم بسیاری از بافتها به خصوص پوست مورد استفاده قرار گیرند که این خواص شامل زیستسازگاری، قابلیت ارتجاعی، شفافیت و قابلیت ثابت نگه داشتن رطوبت محیط و جذب مواد مترشحه و اضافی زخم در طی فاز التهابی میشود که به بالا بردن پتانسیل ترمیم زخم منجر میگردد. در این پروژه یک زخم پوش نانوسلولز باکتریایی با خواص ضد باکتری علیه باکتریهای مقاوم جدا سازی شده از زخمهای سوختگی ساخته و ایمنی و اثر بخشی آن در فاز آزمایشگاهی و پیش بالین مورد ارزیابی قرار خواهد گرفت.
مشروح مسئله تحقیقاتی:
علاقه به نانوسلولز (به خصوص نانوسلولز باکتریایی) به دلیل خواص زیستی قابل توجه، برای روشهای جدید مراقبت از زخم به طور پیوسته افزایش یافته است. مواد زیستی ترمیم بافت پوست از نانوسلولز باکتریایی میتواند با استفاده از روش تخمیر چند لایهای سنتز شود که سمیت سلولی کم و تکثیر بالایی از سلول بنیادی چربی انسان را نشان دهد. بر اساس تحقیقات بنیانی انجام شده در دهه ۱۹۸۰ توسط جانسون در زمینه توسعه مواد ترمیم پوست بر پایه نانوسلولز باکتریایی، برخی شرکتها محصولات تجاری متعددی را درترمیم زخم توزیع کردهاند. شرکت بیوفیل در کشور برزیل به تولید مجموعهای از محصولات مشتق شده از نانوسلولز باکتریایی به نام بیوفیل و بیوپروسس جهت استفاده در درمان سوختگی به عنوان پوست مصنوعی موقت و گنگیفلکس که در درمان بیماریهای مربوط به دهان و دندان مورد استفاده قرار میگیرد، پرداختهاند. شرکت دیگری به نام زایلوز در ایاالت متحده، از سال ۱۹۹۶ میلادی چندین محصول پزشکی با استفاده از نانوسلولز باکتریایی تولید کردند. محصولات خانواده اکسل که توسط شرکت زایلوز پیشنهاد شده، از سال 2۰۰۳ در ایاالت متحده به بازار عرضه شده است و بر خلاف بیوفیل، ادعا میکند که جهت حفظ تعادل رطوبت ایدهآل دارای هر دو عملکرد هیدراتاسیون و جذب میباشد. نتایج بسیاری از مطالعات نشان میدهد که مصرف و کاربرد موضعی سلولز باکتریایی، روند درمان سوختگی و زخمهای مزمن را بهبود میبخشد. زاجا و همکاران از غشاهای نانوسلولز باکتریایی جهت درمان بیماران مبتلا به سوختگی شدید درجه دوم استفاده کردند. این مطالعه نشان داد که پوست این بیماران در مقایسه با بیمارانی که برای درمان سوختگی از پانسمان معمولی استفاده میکنند، در مدت زمان کوتاهتری التیام یافت. مطالعات اخیر انجام شده توسط فو و همکاران بر روی حیوانات نیز تاییدی بر بازسازی سریعتر بافت و التهاب کمتر برای پانسمان نانوسلولز باکتریایی بوده است. نوآوری این زخم پوش در مقایسه با زخم پوشهای موجود، آن است که علاوه بر استفاده از نانوسلولزی که دارای خواص منحصر بهفردی مانند سازگاری بالا و به صرفه بودن دارد، عامل آنتی باکتریال موجود در ساختار این زخم پوش کمک به بهبود سریعتر زخم کرده و علاوه بر جلوگیری از ورود میکروارگانیسمهای خارجی به پاکسازی پاتوژنهای موجود در زخم هم کمک کرده و مانع از بروز عفونت در سطح زخم میشود.
شركت درخواستکننده در سال 1393 تأسیس شده و فعاليت خود در زمينه مواد پيشرفته را از سال 1394 آغاز نموده است. از سال 1398 این شركت در زمينه استفاده از مواد پيشرفته در حوزه سلامت و بهخصوص ملزومات پزشكی در حال فعالیت است.
تیم تحقیقاتی اين شرکت دانشبنیان زخمپوشی از جنس نانوسلولز باکتريایی ساخته است و تمامی تستهای مشخصهيابی، مكانیكی، برونتنی و درونتنی را به پايان رسانیده است. در حال حاضر، اين محصول در مرحله اخذ تأيیدیه از اداره کل تجهیزات و ملزومات پزشكی میباشد. در پروژه جديد، اين شرکت اقدام به پژوهش در زمینه تولید زخم پوشی مشابه، ولی با خواص ضد باکتريایی جهت درمان زخمهای مختلف عفونی و مستعد عفونت، بهخصوص زخمهای سوختگی، کرده است. مطالعاتی در اين زمینه در تیم تحقیق و توسعه شرکت صورت گرفته است. در این راستا در زمینه انتخاب، بهینهسازی غلظت ماده ضد باکتریایی، انتخاب روش بهینه و کارامد جهت بارگذاری غلظت بهینه ماده ضد باکتری درون فیلم نانوسلولز باکتريایی نیاز به انجام مطالعات بیشتر، تستهای آزمایشگاهی و برونسپاری میباشد.
ر |
عنوان فعالیت |
خروجی یا نتایج |
|
|
1 |
بهینهسازی ترکیب ماده ضد باکتری در فرمولاسیون آهسته رهش |
دستیابی به یک ماده ضد باکتری علیه باکتریهای مقاوم و عدم سمیت |
|
2 |
بارگذاری دارو در زخم پوش و بهینهسازی آهسته رهشی |
فیلم فوق نازک نانو سلولز ضد باکتری با توانایی رهایش کنترلشده ماده ضد باکتری |
|
3 |
تست مشخصهیابی آنتیباکتریال |
توانایی زخم پوش ضد باکتری حاصل در کشتن باکتریهای مقاوم و عدم سمیت سلولی |
|
4 |
آزمون زیستسازگاری و درونتنی (فاز حیوانی) |
تعیین اثرات درونتنی زخمپوش |
|
5 |
دوزيابي استريليزاسيون با اشعه گاما |
بهینهسازی دوز مؤثر اشعه گاما براي استريليزاسيون محصول |
|
6 |
تست معتبرسازی مختلف توسط شرکتهای همکار اداره کل تجهیزات |
اخذ تأییدیه تستهای مختلف برونتنی و درونتنی توسط آزمایشگاه همکار اداره کل تجهیزات و ملزومات پزشکی |
|
خروجی مورد انتظار این طرح، پوشش دهی زخمپوش نانوسلولز باکتريايی با مواد ضد باکتري علیه سویههای باکتری جدا شده از زخم عفونی و مقاوم است، به طوری که توانايی نفوذپذيری انتخابی برای رطوبت، اکسیژنرسانی به زخم و جلوگیری از نفوذ باکتری زخمپوش حفظ گردد و محصول پتانسیل اخذ تأییدیه اداره کل تجهیزات و ملزومات پزشکی براساس استانداردها و پارامترهای مورد انتظار این اداره را دارا باشد. (این استانداردها توسط اداره کل تجهیزات و ملزومات پزشکی تعریف شده و کاملا مشخص میباشند). پارامترهای مورد انتظار کنترل محصول، انجام تستهای مشخصهیابی زخمپوش، تستهای مکانیکی، دوزیابی استریلیزاسیون با گاما، تستهای آنتیباکتریال و تستهای زیست سازگاری میباشد. مشخصهیابی شامل SEM، FTIR، XRD، TEM و تست رهایش میباشد. خروجی مد نظر در این مرحله، حفظ ساختار نانوسلولز باکتریایی به صورتی که نانورشتههای نانوسلولز حفظ گردند و تخلخل موجود در آن که در نفوذپذیری انتخابی موثر است، تغییر چشمگیری نداشته باشد. همچنین قرارگیری ماده آنتیباکتریال و توزیع ماده آنتیباکتریال برروی بستر جهت رهایش دارو و حفظ یکپارچگی دارو روی سطح مناسب باشد. نوع پیوند ماده آنتی باکتریال با بستر و سیستم رهایش آن مهم است.
خروجی مورد نظر تستهای مکانیکی، حفظ یکپارچگی و خواص مکانیکی هوشمند در تستهای Tensile، Suture retention و Elongation at break است، به صورتی که نسبت به زخم پوش نانوسلولز باکتريايی غیرآنتی باکتریال تغییر چشمگیری نداشته باشد.
خروجی تستهای آنتیباکتریال، SEM، MIC/MBC و Disc diffusion به صورتی باشد که ماده آنتیباکتریال، خود به تنهایی و پس از بارگذاری برروی بستر، نسبت به باکتریهای روتین زخم و همچنین باکتریهای مقاوم به درمان در زخم کشندگی داشته باشد.
خروجی تستهای دوزیابی استریلیزاسیون با گاما و زیستسازگاری نیز متناسب با خروجیهای مورد انتظار اداره کل تجهیزات و ملزومات پزشکی باشد.
گلوگاههای احتمالی:
طرح ساخت زخمپوش نانوسلولز ضد باکتری، یک طرح نوآورانه بوده که تاکنون در ایران انجام نشده است. از پیچیدگیهای این طرح میتوان به بارگذاری دارو و رهایش آن اشاره کرد. در بارگذاری دارو، ممکن است که نیاز به مهندسی سطح (functionalization و modification) باشد که باعث پیچیدگی فنی میشود. همچنین توزیع مناسب و یکنواخت دارو برروی سطح بسیار مهم است. به علاوه حفظ نفوذپذیری انتخابی پس از بارگذاری دارو دارای پیچیدگی خاص خود میباشد. در رهایش دارو نیز، نوع رهایش دارو با توجه به غلظت استفاده شده ماده ضدباکتری و سمیت حائز اهمیت خواهد بود و ممکن است یکی از چالشهای کار باشد.
راهکارهای این پیچیدگیها، شناخت کامل ماده آنتیباکتریال از نظر شیمیایی و زیستی و ارائه روش مناسب نشاندن ماده آنتیباکتریال بر روی سطح نانوسلولز میباشد. یکی از راهکارهای این چالش، تغییر و استفاده از ماده آنتی باکتریال به صورتی است که نیاز به مهندسی سطح نباشد و یا در صورت نیاز به انجام مهندسی سطح، مواد استفاده در اصلاح سطح، سمیت نداشته باشند و مورد تأیید اداره کل تجهیزات و ملزومات پزشکی باشد. در وهله بعد، در صورت نیاز به اصلاح سطح، نوع پیوند ایجاد شده بین بستر و ماده آنتی باکتریال میتواند به صورتی باشد که با توجه به غلظت ماده آنتیباکتریال، سمیت سلولی نداشته باشد ولی قابلیت کشندگی باکتری را داشته باشد.
الزامات تحقیق:
- توانايی از بين بردن باكتریهای مقاوم به درمان در زخم
- حفظ ساختار نانوسلولز باكتريايی و خواص مكانيكی آن
- اخذ تأييديه زيست سازگاری از آزمايشگاههای همكار اداره كل تجهيزات و ملزومات پزشكی
- رهايش كنترل شده ماده آنتیباكتريال برای حداقل سه روز
زیرساختها و تجهیزاتی که متقاضی میتواند در اختیار مجری قرار دهد:
- فیلم سلولز توسط شرکت دانشبنيان ساخته شده و در اختیار مجری قرار میگیرد.
- اسامی مواد ضد باکتری قابل استفاده در تولید زخم پوش در اختیار مجری قرار خواهد گرفت، اما تهیه این مواد بر عهده مجری میباشد.
شركت تجهيزات آزمايشگاهی مورد نياز براي انجام پروژه را نمیتواند در اختيار فناوران قرار دهد، گروه مجری طرح نياز است دسترسی لازم به تجهيزات انجام پروژه را داشته باشند.
اطلاعات و ديتای موجود در شركت برای پروژه در صورت نياز در اختيار فناوران قرار خواهد گرفت. فناوران ملزم به رعايت محرمانگي هستند، امكان استفاده از ديتا و نتايج پروژه در مقالات علمي و ... در صورت موافقت شركت امكانپذير است.
اعضای تیم مجری طرح باید در زمینه فعالیت بیوتکنولوژی، باکتریشناسی، مهندسی بافت و علوم سلولی و بیولوژی توانمندی بالایی داشته باشند.
اعضای تیم مجری باید آگاه به تولید و قوانین اداره تجهیزات و ملزومات پزشکی باشند تا بتوانند تمامی تستهای مورد نیاز جهت اخذ مجوز از آن اداره را انجام دهند.
ترجیحاً تیم مجری یک تیم دانشگاهی و تحقیقاتی آکادمیک با توانایی تفسیر و تحلیل نتایج باشد
- مالکیت معنوی: مجری در مالکیت معنوی ناشی از اجرای تحقیق سهیم خواهد بود و انتشار مقاله مشترک توسط مجری و متقاضی 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: با توجه به مدل کسبوکار شرکت متقاضی، منافع مالی ناشی از توسعه این فناوری تماماً متعلق به شرکت متقاضی بوده و مجری صرفاً حقالزحمه اجرای پروژه تحقیقاتی را دریافت خواهد کرد.
شماره تماس:
021-88486852
09025555471
اینستاگرام:
iran.challenges@