خلاصه فناوری:
مدیریت زخم یکی از چالشهای بسیار مهم درمانی برای متخصصین پوست، غدد، سلولی-مولکولی و سایر متخصصین مرتبط با حوزه طب ترمیمی و پزشکی بازساختی در سراسر جهان است. روند ترمیم زخم یک فرآیند بیولوژیکی پویا است که هرگونه اختلال در روند فوق و یا طولانی شدن هر کدام از مراحل ترمیم میتواند منجر به شکلگیری زخمهای مزمن شود. بهطور کلی مراحل ترمیم یک زخم شامل: ایجاد تعامل بین سلولهای لایه اپیدرم و درم، شکلگیری ماتریکس خارج سلولی(ECM)، ترشح پروتئینهای فعال (سایتوکینها، کموکینها و فاکتورهای رشد مختلف)، تعدیل سیستم ایمنی وکنترل روندهای التهابی، شروع عروقزایی و اپیتلیالسازی مجدد بافت آسیب دیده میباشد. امروزه علیرغم وجود گزینههای درمانی متعدد برای درمان زخمهای مزمن دیابتی، هنوز 75-80% از این زخمها درمان نمیشوند و چارهای جز قطع عضو مبتلا برای بیمار و پزشک معالج باقی نمیگذارند (بطور میانگین در دنیا، در هر 30 ثانیه یک پا به دلیل زخمهای دیابتی قطع میشود). هدف اصلی در این طرح، معرفی یک داربست بر پایه کلاژن (پرده پریکاردیوم آسلولار) مشابه با خصوصیات فیزیکوشیمیایی پوست بوده که دارای خاصیت آنتیباکتریال، ضدالتهابی و پیشرگزایی (عروقزایی) باشد و بتواند روند ترمیم زخم و سرعت بسته شدن زخم را بهبود بخشد. داربست معرفی شده در این پژوهش با کمک فناوری نانو به گونهای طراحی شده که نه تنها میتواند جایگزین مناسبی برای ECM آسیبدیده بافت قلمداد شود، بلکه باعث تنظیم فعالیت بیولوژیکی و افزایش پتانسیل عملکردی بافت گردیده و زمینه را برای ترمیم سریعتر و بهتر زخم فراهم میکند. این داربست میتواند بعنوان "زخمپوش" در حوزه طب ترمیمی و پزشکی بازساختی (در مطبها و کلینیکهای تخصصی ترمیم زخم و بافت، بیمارستانهای سوانح و سوختگی و غیره) مورد استفاده قرار گیرد و همچنین در سایر حوزههای درمانی مانند درمان انواع فتقها (اینگوئینال، فمورال، نافی، اپیگاستر و فتق پس از جراحی)، آسیبهای دیواره شکمی، بازسازی کف لگن، ترمیم و بازسازی مجاری ادراری، دندانپزشکی (پچهای دندانی، جایگزینی ماده سخت) و غیره نیز بهعنوان "گرافت" کاربرد داشته باشد.
ضرورت مسئله:
امروزه بروز دیابت و بهدنبال آن ابتلا به زخمهاي مزمن دیابتی به يكي از معضلات مهم در حوزه درمان و سلامت تبدیل شده است. متاسفانه متعاقب افزایش شیوع دیابت، میزان بروز زخمهای دیابتی نیز در دنيا و بهویژه در ایران در حال افزايش بوده که در موارد حاد منجر به بستريشدن بيمار در بیمارستانها و قطع عضو میگردد. با توجه به شیوع بسیار بالای دیابت، دیابت نوروپاتیک و زخمهای مزمن دیابتی در ایران (به ترتیب 14/%1 – 6/15%، 5/51 % و 15%)، افزایش سالیانه تعداد مبتلایان به زخمهای دیابتی در کشور (سالیانه 100 – 150 هزار نفر مبتلا به زخمهای دیابتی میشوند) و نیز افزایش نرخ سالمندی در کشور، تامین زخمپوشهای مناسب برای این بیماران به یکی از نیازهای اولیه و ضروری کشور تبدیل شده است. این ضرورت باعث شده کشور در سال 1400، میزان 10-12 میلیون دلار برای واردات پانسمانهای پیشرفته (پلیمری، هیدروژل، منسوجات طبیعی و غیره) هزینه نماید. بر اساس انتشار سازمان بهداشت جهاني، تا سال 2025، حجم فروش جهاني محصولات پيشرفته مرتبط با مراقبت از زخم بالغ بر 15 ميليارد دلار برآورد شده است. از طرف دیگر، در حال حاضر هزینه مراقبت از زخم برای هر بیمار مبتلا به زخم مزمن به طور متوسط بین 5 تا 10 میلیون تومان برآورد شده است که در صورت بستری بیمار در بیمارستان و انجام مداخلات تشخیصی و درمانی از قبیل تصویربرداری عروقی و ترمیم عروق آسیبدیده، جداسازی جراحی قسمتهای آسیبدیده پوست و غیره هزینههای بیماران تا 5 برابر افزایش مییابد. با این حال، در بسیاری از مواقع علیرغم انجام پروتکلهای درمانی مختلف و صرف هزینههای درمانی گزاف، باز هم زخمهای مزمن دیابتی به درمان پاسخ نشان نمیدهند و چارهای جز قطع عضو مبتلا برای بیمار و پزشک معالج باقی نمیگذارند. از اینرو، درمان بهموقع زخمهای دیابتی با استفاده از یک داربست مناسب (بهویژه داربست بیولوژیک مناسب) نه تنها میتواند سرعت ترمیم و بستهشدن زخمهای مزمن را در بیمار افزایش دهد بلکه از صرف هزینههای درمانی گزاف و تکرارشونده جلوگیری میکند. در بین داربستهای بیولوژیک مطرح شده، استفاده از داربست پرده پریکاردیوم بهعلت توانایی آن در شبیهسازی بافت پوششی و آماده سازی ECM طبیعی آسلولار مورد توجه وسیعی قرار گرفته است. تاثیرات درمانی استفاده از داربست پرده پریکاردیوم آسلولار بر میتوژنز سلولها، گرایشهای شیمیایی، بازآفرینی ماتریکس خارج سلولی و کمک به تمایز و بازسازی بافت در مطالعات متعددی نشان داده شده است. این داربست جزء داربستهای بر پایه کلاژن میباشد که به علت داراربودن ویژگیهای منحصر به فرد، کاربرد وسیعی در درمان بیماریهای مربوط به ناهنجاریهای قلبی-عروقی، آسیبهای دیواره شکمی، درمان انواع فتقها (اینگوئینال، فمورال، نافی، اپیگاستر و فتق پس از جراحی)، بازسازی کف لگن، ترمیم و بازسازی مجاری ادراری، دندانپزشکی (پچهای دندانی، جایگزینی ماده سخت و غیره)، درمان زخمهای پوستی، ترمیم زخم مزمن و غیره یافته است. از جمله این ویژگیها میتوان به خصوصیات بیوشیمیایی و مکانیکی منعطف و مستحکم، قابلیت زیستسازگاری و زیست تخریبپذیری، عدم بروز پاسخهای ایمونوژنیک، عدم پسزده شدن آن پس از پیوند (رد پیوند)، عدم سمیت برای سلولهای میزبان، استحکام کششی بالای داربست، قابلیت بالای ادغام داربست با بافتهای اطراف، ساختار متخلخل داربست و غیره اشاره نمود. در این مطالعه، بهمنظور تقویت داربست پریکاردیوم و بهبود ویژگیهای درمانی آن، داربست پرده پریکاردیوم پس از طیکردن فرایندهای آسلولار، با نانوالیاف ژلاتین/کیتوسان حاوی یونهای فلزی نقره، مس و منیزیم پوششدار میشود. با توجه به ویژگیهای ساختاری و مکانیکی این داربست و خصوصیات منحصر به فرد آن، استفاده از این داربست میتواند روند ترمیم زخمهای مزمن در بیماران را بهبود بخشیده و بیماران را از عوارض احتمالی زخمهای مزمن مانند بستریشدن در بیمارستان و یا قطع عضو نجات دهد.
مسئله اصلی تحقیق:
در این پژوهش با هدف ترمیم زخمهای مزمن دیابتی نوروپاتیک، از داربست بیولوژیک پرده پریکاردیوم آسلولار پوشش داده شده با نانوالیاف ژلاتین/کیتوسان حاوی یونهای فلزی نقره، مس و منیزیم استفاده میشود. این داربست فاقد هرگونه سمیت برای سلولهای میزبان در شرایط in vitro و in vivo است. همچنین، این داربست پتانسیل لختهزایی را ندارد و بهطور طبیعی در برابر عفونت نیز مقاوم است. خصوصیت آنتیژنتیکی و آنتیباکتریالی داربست پرده پریکاردیوم باعث کاهش عفونتهای احتمالی در موضع زخم میگردد. در این پژوهش، ابتدا پرده پریکاردیوم جدا شده از بافت قلب گاو با استفاده از دستورالعملهای مصوب و موردتایید سلولزدایی میشود. روند سلولزدایی پرده پریکاردیوم منجر به افزایش میزان تخلخل در ساختار داربست و بهدنبال آن افزایش نفوذ سلولهای میزبان به درون ساختار داربست و در نهایت موضع آسیبدیده پوستی میشود. به عبارت دیگر، حذف سلولهای حیوانی موجود در ماتریکس خارج سلولی پرده پریکاردیوم علیرغم حفظ ساختار مکانیکی و بیولوژیکی بافت، میتواند منجر به ایجاد فضاهای خالی درون داربست شده و شرایط را برای مهاجرت سلولهای میزبان (انسانی)، اتصال بهتر آنها و تکثیر بیشتر سلولهای میزبان فراهم کند که تمامی این وقایع منجر به ترمیم سریعتر و بهتر بافت آسیبدیده میشود. از طرف دیگر، ساختار متخلخل پریکارد آسلولار شده باعث انتقال سریعتر و راحتتر اکسیژن، مواد غذایی و فاکتورهای رشد به موضع آسیبدیده شده و خروج مواد زاید و بافتهای مرده را از محل زخم تسریع میکند. بهدنبال انتقال بهتر و سریعتر اکسیژن، مواد مغذی و فاکتورهای زیستفعال مورد نیاز به محل آسیبدیده (زخم) میتوان شاهد افزایش قدرت تکثیر و تمایز سلولها در موضع آسیبدیده و افزایش پتانسیل ساختاری و عملکردی آنها در ترمیم بافت آسیبدیده باشیم. از طرف دیگر، در حین روند سلولزدایی، مواد ایمونوژنیک از داربست پرده پریکاردیوم حذف میگردد و بنابراین از بروز پاسخهای ایمونوژنیک پس از پیوند جلوگیری میشود. به عبارت دیگر، عدم پاسخ ایمنی بهعلت از بین رفتن و پاکسازی بافت از سلول و مواد ایمنوژنیک یکی از مهمترین مزایای استفاده از این داربست آسلولار میباشد. مهمترین مزیت این محصول نسبت به محصولات مشابه (گرافتهای غیرخودی تهیه شده از اهداکنندگان انسانی) موجود در بازار را میتوان قیمت بسیار پایین این داربست، فراوانی منابع اولیه مورد نیاز برای ساخت، پوششدهی داربست با نانوالیاف حاوی یونهای فلزی نقره و منیزیم که خود این یونهای فلزی دارای خاصیت آنتیباکتریالی، ضدالتهابی و رگزایی هستند. به عبارت دیگر، علاوه بر ویژگیهای منحصر به فرد خود پرده پریکاردیوم آسلولار و نقش آنها در ترمیم زخم در تولید این داربست از فناوری نانو نیز استفاده شده است. این محصول تمامی ویژگیها و الزامات یک داربست برای مطالعات بالینی را داشته و پکهای استریلشده آن با توجه به نیاز بیمار در ابعاد و اندازههای مختلف جهت مصارف پزشکی بازساختی قابلیت تولید دارند. تاکنون داربستی با این پتانسیل و ویژگیهای ساختاری و عملکردی در حوزه پزشکی بازساختی در ایران تولید نشده و مورد استفاده قرار نگرفته است. تولید این داربست میتواند منجر به تامین بخشی از نیاز کشور در فراهمآوری داربستهای بیولوژیک برای درمان زخمهای مزمن و جلوگیری از خروج ارز از کشور گردد.
نام و نام خانوادگی |
رشته/ مقطع تحصیلی |
همکار/ مشاور طرح |
وضعیت شغلی |
بنفشه حیدری |
دکتری حرفهای دامپزشکی، دکتری تخصصی مامایی و بیماریهای تولیدمثل-جنینشناسی |
مجری |
پژوهشگر پژوهشکده زخم و ترمیم بافت یارا- سازمان جهاد دانشگاهی علوم پزشکی تهران |
کاوش زندسلیمی |
دکتری تخصصی مهندسی پزشکی-بیومتریال |
همکار |
پژوهشگر پژوهشکده زخم و ترمیم بافت یارا- سازمان جهاد دانشگاهی علوم پزشکی تهران |
سوابق عرضهکننده فناوری و مسئول اصلی تیم پژوهشی:
خانم دکتر بنفشه حیدری،
بهعنوان عضو اصلی تیم و پژوهشگر برتر سازمان جهاد دانشگاهی علوم پزشکی تهران در سال 1400 میباشد که تاکنون طرحهای متعددی را در خصوص استفاده از داربستهای بیولوژیک مختلف در درمان زخمهای مزمن دیابتی اجرا نموده است. ایشان علاوه بر تجربه حضور در شرکتهای متعدد دارویی و بیولوژیک در سالیان قبل، بهواسطه اتمام تحصیلات خود بهعنوان دانشجوی ممتاز در رشته تخصصی دامپزشکی از دانشگاه تهران آگاه به تمامی دستورزیهای تخصصی مورد نیاز برای انجام این پژوهش میباشد. در حال حاضر، نتایج آخرین پروژه ایشان (استفاده از داربست پرده آمنیوتیک آسلولار پوشش داده شده با سلولهای بنیادی مزانشیمی مشتق از بافت چربی) در حال آنالیز و ارائه گزارش نهایی میباشد. H-index خانم دکتر حیدری 13 بوده و مقالات چاپ شده ایشان در اینجا قابل مشاهده است.
آقای دکتر کاوش زندسلیمی،
نیز پژوهشگر سازمان جهاد دانشگاهی علوم پزشکی تهران و فارغ التحصیل رشته مهندسی پزشکی – بیومتریال از دانشگاه تهران میباشد. ایشان نیز دارای سابقه طولانی در اجرای پروژههای مختلف در خصوص طراحي و آمادهسازی نانوفيبرهاي الکتروريسي با پايه کيتوسان حاوي کورکومين و پودر پرده آمنیوتیک جهت بهینهسازی فرمولاسیون فیبر و بررسي اثر ترمیم زخم و اثرضد ميکروبي آن بر ميکروارگانيسمهاي غالب مولد عفونت زخم و تهیه هیدروژل حاوی نانوذرات نقره و کورکومین جهت درمان فتودینامیک زخم میباشند.
مزایای مستقیم پروژه برای جامعه هدف:
- تولید یک زخمپوش بیولوژیک مناسب برای بیماران دیابتی مبتلا به زخمهای مزمن مرحله دو وگنر (Stage II) نوروپاتیک در ایران و کشورهای خاورمیانه
- کاهش وقوع موارد قطع عضو یا آمپوتاسیون در بیماران دیابتی مبتلا به زخمهای مزمن پای دیابتی
- تسریع روند بستهشدن زخم (افزایش قدرت ترمیم زخم) و کاهش احتمال عود مجدد زخم در بیماران مبتلا
- کاهش نیاز بیمار به آنتی بیوتیکتراپی وسیع و مراجعات مجدد بیمار به بیمارستان
- کاهش هزینههای درمانی بیماران مبتلا به زخمهای مزمن دیابتی برای تامین یک زخمپوش مناسب
مزایای غیرمستقیم پروژه:
- کاهش آسیبهای روحی-روانی و اجتماعی در بیماران مبتلا به زخمهای مزمن دیابتی نوروپاتیک در ایران و کشورهای خاورمیانه
- کاهش فشارهای اقتصادی به بیماران، خانواده بیمار و جامعه پزشکی برای تامین زخمپوش مناسب
- افزایش کیفیت زندگی بیماران و ارتقای سطح رضایتمندی آنها
این محصول (داربست پرده پریکاردیوم آسلولار پوشش داده شده با نانوالیاف ژلاتین/کیتوسان حاوی یونهای فلزی) دارای کاربردهای درمانی متعددی در حوزههای مختلف سلامت بوده و گروههای هدف متعددی مانند کادر درمان شاغل در مطبها و کلینیکهای تخصصی زخم و ترمیم بافت، بیمارستانهای تخصصی فعال در حوزههای پزشکی بازساختی و طب ترمیمی (بهمنظور ترمیم ناهنجایها و بدفرمیهای مادرزادی و اکتسابی پوستی، رادیودرماتیت، بیماران متاثر از عواقب پرتودرمانی و مجروحین جنگی که در تماس با گازهای شیمیایی مانند گاز خردل بوده و یا بیمارانی که دچار سوختگیهای شدید شدهاند)، بیمارستانها و مراکز درمانی با مراجعین مبتلا به انواع آسیبها (مانند فتقهای اینگوئینال، فمورال، نافی، اپیگاستر و فتق پس از جراحی، ناهنجاریهای قلبی-عروقی، آسیبهای دیواره شکمی، بازسازی کف لگن، آسیبهای مجاری ادراری، دندانپزشکی و غیره) نیز میتوانند از این داربست استفاده کنند. از طرف دیگر، این داربست نه تنها میتواند برای بیماران نیازمند ایرانیتبار مبتلا به زخم و آسیبهای پوستی مورد استفاده قرار بگیرد، بلکه میتواند با صرف هزینه بسیار کم و در مدت زمان بسیار کوتاه در اختیار بیماران مبتلا به آسیبهای بافتی در سایر کشورهای منطقه خاورمیانه نظیر افغانستان، پاکستان، عراق و غیره نیز قرارگیرد.
- ایجاد یک داربست بیولوژیک غنیسازی شده با فناوری نانو بهمنظور درمان بیماران مبتلا به زخمهای مزمن و مقاوم به درمان
- دستیابی به دانشفنی آمادهسازی داربست پرده پریکاردیوم آسلولار و پوششدهی آن با نانوالیاف حاوی یونهای فلزی نقره، مس و منیزیم
- هزینه اجرای طرح حدود 300 میلیون تومان برآورد شده است که حداکثر 90 درصد از این مبلغ از محل حمایت بلاعوض صندوق نوآوری و شکوفایی تامین خواهد شد.
- مدتزمان اجرای طرح حدود 12 ماه برآورد میشود.
- 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 باتوجه به سهم آورده نقدی و غیرنقدی توسعهدهنده، سهم مالکیت قابلمذاکره و توافق است).
شماره تماس:
021-66531044
09025555471
اینستاگرام:
iran.challenges@