خلاصه فناوری
در بسياری از آزمايشهای خون، از بخشهای عاری از سلول خون کامل (سرم) استفاده ميگردد. لولههای جداکننده سرم يک نوع خاص از لولههای جمعآوری خون ميباشند که در حال حاضر به طور گسترده در آزمايشگاههای باليني برای جمعآوری خون استفاده ميشوند. فعالکننده لخته و ژل پليمری، در داخل اين لولهها نقش مهمي را ايفا ميکنند. ژل پليمری به علت داشتن خصلت تیکسوتروپیک و دانسیته مناسب (دانسیته آن باید بین دانسیته سرم و لخته باشد)، مانعي پایدار بين لخته و سرم تشکيل ميدهد که باعث کاهش واکنشپذيری بين لخته و اجزاء سرم ميگردد. این لولهها به کمک سانتريفيوژ قادر به جداسازی موثر سرم از سلولهای خوني و لخته ميباشند و در نهايت سرم را بدون ورود هر گونه آلودگی در حين آمادهسازی برای طيف گستردهای از تستهای معمول بيوشيمي، ايمونولوژی و سرولوژی آماده ميکنند.
هدف اصلي اين تحقيق، تهیه 20 کیلوگرم ژل پلیمری نوین با استفاده از منومرهای تولید داخل میباشد که توسط افزودنیهای مناسب برای جداسازی سرم خون، بهینهسازی شده است به طوریکه با اجزاء خون سازگار بوده و در اندازهگیری گونههای موجود در سرم خون ایجاد مزاحمت نکند. دانسیته ژل جداکننده سنتزی باید در محدوده gr/cm3 09/03-1/1 باشد (ترجیحاًgr/cm3 04/1). ویسکوزیته ژل نهایی مناسب برای SST، بسته به نوع رزین پایه، نوع و درصد پودرهای افزودنی نیز معمولاً در محدوده 000,200 - 000,400 centistokes میباشد.
ضرورت مسئله
اولین گام برای درمان هر بیماری، تشخیص دقیق و به موقع بیماری میباشد. برای تشخیص بیماری نیز اولین قدم، نمونهگیری، ذخیرهسازی، نگهداری و در صورت لزوم جداسازی مناسب نمونه جهت آنالیز است. همانطور که قبلا اشاره شد به دلایل مختلف در اندازهگیریهای بیوشیمیایی خون، از سرم خون استفاده میشود. بنابراین جداسازی دقیق، سریع، ارزان و در دسترس سرم خون، در آزمایشهای بیوشیمی خون اهمیت زیادی دارد. برای ساده شدن جداسازی سرم خون از لولههای ژلدار استفاده میشود. این ژل باید حتما بعد از سانتریفیوژ یک لایه پایدار بین سرم و لخته ایجاد کند و مانع ترکیب شدن این دو فاز در حین جابجایی، نگهداری برای مدت طولانی و حتی در یخچال شود. تاکنون از پلیمرهای اصلاحشده مختلفی همراه با افزودنیهای مناسب برای تهیه این ژل استفاده شده است که مهمترین این ژلهای تجاری بر پایه پلیبوتیلآکریلات و یا رزینهای سیلیکونی میباشد. در کشور ما منومر و پلیمر مناسب برای تهیه این ژلها، ساخته نمیشود. به همین علت در این پروژه سعی خواهد شد با استفاده از منومرهای سنتز شده در پتروشیمی و مواد اصلاح کننده مناسب، یک ژل پلیمری جدید با خواص مفید برای جداسازی سرم خون ساخته شود.
برآوردها نشان میدهد که سالانه در ایران حدود 500 میلیون لوله ژلدار برای آنالیزها و تشخیص بیماریها استفاده میشود. متاسفانه در کشور حدود 65 میلیون از این لولهها در سال تولید میشود که ژل استفاده شده در این لولهها نیز عمدتاً خارجی هستند. با توجه به کاربرد و استفاده زیاد این لولهها میتوان گفت که تولید یک ژل مناسب با استفاده از مواد اولیه تولید داخل از اهمیت بالایی برخوردار بوده و یک شروع مناسب برای یک کسب و کار جدید میباشد و همچنین از خروج ارز از کشور جلوگیری کرده و میتواند برای چندین نفر، شغل ایجاد کند. علاوه بر این در صورت تولید میتوان به صادرات این محصول به کشورهای همسایه نیز توجه کرد. لولههای ژل دار 5 میلیلیتری غیر خلاء ایرانی در بازار حدود 2000 تومان به صورت عمده فروخته میشود، بررسیها نشان میدهد که لوله فاقد این ژل در بازار بین 350 تا 400 تومان به فروش میرسد. در این لولهها باید حدود 7/0 گرم ژل اضافه شود. با توجه به ژل تولیدی، برای هر لوله 140 تومان باید ژل اضافه شود. اگر قیمت لوله، ژل، برچسب، رک، کارتن، اجاره، هزینه کارگر و هزینههای جاری محاسبه
شود انتظار میرود هر لوله ژلدار تولیدی نهایتا بین 900-850 تومان هزینه در بر داشته باشد. بنابراین اگر لولهها حتی 20 درصد ارزانتر از لولههای موجود در بازار فروخته شود، هر لوله حدود 1,000 تومان سودآوری دارد.
لولههای ژلدار، به دو صورت خلاء و غیر خلاء در بازار وجود دارند. نمونهگیری خون با استفاده از لوله خلاء خیلی راحتتر میباشد، به همین علت بعضی افراد تمایل دارند از لوله خلاء استفاده کنند. لوله خلاء نسبت به لوله غیر خلاء، قیمت بیشتری دارد (قیمت هر لوله خلاء از چهار هزار تومان بیشتر میباشد). از لحاظ فنی، تولید لوله خلاء و غیر خلاء دو تفاوت مهم دارند: الف) جنس لوله: لولههای غیر خلاء معمولا از PP ساخته میشوند، در حالیکه لولههای خلاء معمولا از PET ساخته میشوند تا لوله کاملا آببند باشد و با گذشت زمان، خلاء آن از بین نرود. ب) در تولید لوله ژلدار، یک مرحله اضافی خلاء کردن وجود دارد و پس از افزایش ژل به لوله، باید خلاء ایجاد شود و سپس در لوله بسته شود. گفتنی است، واردات لوله خونگیری خلاء در سال بیش از ۱۱ میلیون دلار ارز بری به دنبال دارد.
مسئله اصلی تحقیق
همانطور که بيان شد تاکنون توليد ژل جداکننده سرم خون با استفاده از پليمرها و روشهای مختلفي صورت گرفته است، اما هدف اصلي اين تحقيق کاهش هزينههای مربوط به فرآيند توليد اين ژل، از طريق استفاده از يک پليمر ارزان، در دسترس و سازگار با اجزاء خون و همچنين استفاده از يک روش نسبتاً ساده برای سنتز پليمر و در مرحله آخر بررسي سازگاری ژل توليد شده با اجزاء خون ميباشد. بدين منظور برای اولين بار از یک نوع پلیمر اصلاح شده به عنوان پليمر پايه برای توليد ژل جداکننده سرم و همچنين انواعی از پودرهای افزودنی و مقدار جزئی یک ماده ضد شره استفاده خواهد شد. روش مورد استفاده برای توليد ژل جداکننده سرم شامل چهار مرحله اصلي ميباشد: با استفاده از منومرهای مناسب و مواد اصلاحکننده در حضور کاتالیست، یک پلیمر مناسب ساخته میشود. نوع و نسبت منومرها، نوع کاتالیست، شرایط پلیمریزاسیون (دما و زمان)، نوع و مقدار مواد اصلاحکننده و نوع افزودنیها میتواند روی جرم مولکولی و ویسکوزیته پلیمر اثر زیادی بگذارد. در تهیه این پلیمر یکسری مواد مناسب نیز به محیط اضافه میشود تا پلیمر تهیه شده دارای گروههای عاملی مناسبی باشد که بعد از جداسازی سرم خون از لخته، در حضور آب امکان واکنش پخت را داشته باشند و به این ترتیب پلیمر شبکهای میشود. بدین ترتیب یک مانع فیزیکی پایدار بین سرم و لخته ایجاد میشود و حتی در سرما و یخچال نیز این مانع، تخریب و یا از بین نمیرود.
چندین نکته در تهیه این ژل اهمیت دارد: خصلت تیکسوتروپیک، دانسیته مناسب (اختلاف دانسیته خون و سرمخون خیلی کم میباشد و ژل باید دانسیتهای بین این دو داشته باشد)، ایجاد مانع فیزیکی پایدار برای مدت طولانی و حتی در یخچال، عدم ایجاد مزاحمت در اندازهگیری گونههای مختلف و عدم جدا شدن حتی مقادیر ناچیز از ژل در ضمن سانتریفیوژ (چون حتی مقادیر خیلی ناچیز این ژل میتواند باعث شود لولهها و میکروسرنگها، ستون دستگاههای کروماتوگرافی و ... خراب شود و دستگاه از کار بیفتد).
از پودرهای مختلف با درصد وزنی متفاوت برای تنظیم دقیق دانسیته ژل استفاده میشود. از ژلهای ساخته شده برای جداسازی سرم خون استفاده میشود و نتایج آنالیز گونههای مختلف در یک نمونه خون با لوله حاوی ژل ساخته شده و فاقد ژل مقایسه میگردد تا نوع و مقدار پودر افزودنی بهینه خواهد گردید.
به ژل مقدار جزئی مواد ضد شره اضافه میگردد. این مواد مانع جابجایی ژل در صورت وارونه شدن و یا کج شدن لوله میشوند. به ژل دارای خواص مناسب، باید مواد بهبود دهنده خواص رئولوژیکی (مواد تیکسوتروپیک) و مقداری ماده فعال کننده برای تشکیل لخته اضافه خواهد شد.
درباره تیم پژوهشی
نام و نامخانوادگی |
رشته/ مقطع تحصیلی |
همکار/ طرح |
وضعیت شغلی |
حسین بهمدی |
شیمی پلیمر/دکتری تخصصی |
مجری |
عضو هیاتعلمی گروه شیمی دانشگاه آزاد اسلامی مشهد |
علی اسحاقی |
بیوشیمی/ دکتری تخصصی |
همکار |
عضو هیاتعلمی گروه بیوشیمی دانشگاه آزاد اسلامی مشهد |
سیدکمال علیمحمدی |
شیمی آلی/دکتری تخصصی |
مشاور |
کارشناس پژوهشی دانشگاه فرهنگیان مازندران |
عاطفه ناصری |
کارشناسی پرستاری |
مشاور |
پرستار بخش جراحی بیمارستان قائم مشهد |
زهرا صفویراد |
شیمی آلی/ دکتری تخصصی |
همکار |
کارشناس اداره استاندارد بیرجند |
سوابق عرضهکننده فناوری و مسئول اصلی تیم پژوهشی
دکتر حسین بهمدی، ایشان عضو هیات علمی و دانشیار گروه شیمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد مشهد میباشند و تا کنون استاد راهنمای 40 دانشجوی کارشناسیارشد و 5 دانشجوی دکتری بودهاند. ایشان در 10 طرح پژوهشی مجری و یا همکار بودهاند. دکتر بهمدی دارای 57 مقاله ISI در مجلات معتبر هستند و H-Index ایشان 16 میباشد و مقالاتشان نیز از اینجا قابل مشاهده است.
دکتر علی اسحاقی، ایشان عضو هیات علمی و دانشیار گره بیوشیمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد مشهد و نویسنده سه کتاب در زمینه بیوشیمی هستند. ایشان حدود 52 مقاله پژوهشی در مجلات معتبر ISI دارند. H-Index ایشان 15 میباشد و مقالاتشان نیز از اینجا قابل مشاهده است.
دکتر سیدکمال علیمحمدی، ایشان دکتری شیمی آلی و دارای 8 مقاله ISI هستند. ایشان برای مدت 10 سال مدیر عامل یک شرکت بازرگانی و تولیدی در زمینه سموم و کودها هستند.
مزایا
- این ژل، بر پایه مواد اولیه تولید داخل قابل سنتز میباشد (مواد اولیه اصلی همه در ایران تولید میشوند). برای تهیه رزین پایه میتوان از منومرهای مختلف موجود در بازار استفاده کرد. این منومرها بسته به ماهیت، جرم مولکولی و عاملیت متفاوت میباشند. با توجه به این موارد میتوان رزینهای مختلفی تهیه نمود و این سنتز دارای تنوع بوده و میتوان رزینهای مختلف که دارای خواص متفاوت هستند، سنتز نمود و بررسی نمود که کدام یک برای جداسازی سرم خون کارایی مناسبتری دارد.
- قیمت مناسب: بر اساس قیمت منومرها که عمدتاً هر کیلو حدود 150 هزار تومان هستند و چون قسمت اعظم این ژل از پلیمر پایه ساخته میشود و مواد اصلاحکننده با وجود نقش پررنگ و قیمت بیشتر، کمتر استفاده میشوند، میتوان نتیجه گرفت که ژل تولیدی قیمتی در حدود 200 هزار تومان خواهد داشت. در صورت افزایش مقیاس، قطعاً این قیمت نیز کمتر خواهد داشت.
- در دسترس بودن: اگر این ژل در کشور تولید شود، میتوان برای شرایط خاص و ناگوار مانند همهگیری بیماری، جنگ و حوادث غیرمترقبه به این ژل و لولهها که در این شرایط اهمیت بیشتری پیدا میکنند، دسترسی داشت.
- عدم نیاز به افزودن ماده فعال کننده لخته: با توجه به ساختار ژل و نوع پودرهای افزودنی، دیگر نیازی به فعال کننده لخته نمیباشد.
- خیلی از ژلهای سنتزی برای مدت طولانی نمیتوانند پایدار باقی بمانند و سرم و لخته را از هم جدا نگه دارند. خصوصاً در دمای پایین و یخچال، جداسازی از بین میرود، چون ساختار ژل بهم میخورد. در ژلهای خاص و پیشرفته برای رفع این مشکل معمولاً بعد از جداسازی، توسط نور و ... سعی میکنند ژل پخت شود و دارای اتصالات عرضی شود تا ساختار ژل برای مدت طولانی پایدار بماند. برای این کار باید پلیمر استفاده شده در ژل دارای گروههای عاملی واکنشپذیر باشد، که بعد از جداسازی سرم، در اثر رطوبت و کاتالیست پخت و شبکهای گردد و نیاز به تجهیزات خاص و یک مرحله اضافی برای پخت نباشد.
کاربرد
- با این ژل جدا کننده، ايجاد سرم با بازدهي بالاتر و طی سانتريفيوژ يک مرحلهای فراهم میشود و ذخیرهسازی و جابجایی سرم تسهیل میگردد.
- لازم نیست بلافاصله بعد از نمونهگیری، آنالیز انجام شود. بنابراین میتوان زمانی که تعداد نمونهها بیشتر شد، دستگاه روشن شده و آنالیزها انجام شود و یا اگر در مناطقی دستگاه مورد نظر نبود میتوان نمونه را تهیه و سپس ارسال نمود.
- چون ژل بصورت یک مانع پایدار میباشد، میتوان نمونه را برای مدت طولانی نگه داشت. بنابراین امکان آنالیز مجدد و آناليزهای اضافي نمونهها فراهم ميشود. در صورت نیاز به تکرار آنالیز و یا آنالیزهای بیشتر نیاز به فراخواندن بیمار و تکرار نمونهگیری نمیباشد.
- همچنين خطاهای ناشي از تشخيص نادرست و آلودگي را کاهش ميدهد.
خروجیهای مورد انتظار تحقیق
- تهیه رزین اصلاحشده: با کنترل شرایط پلیمریزاسیون، نوع و نسبت منومرها، نوع کاتالیست، دما، سرعت همزدن، نوع و مقدار ماده اصلاحکننده میتوان ویسکوزیته، جرم مولکولی و دیگر خواص فیزیکی و مکانیکی پلیمر را بهینه کرد و از بین آنها، شرایط بهینه را انتخاب نمود.
- جداسازی سرم خون با استفاده از ژلهای تولیدی
- تهیه ژل بصورت پایلوت و نیمه صنعتی، در انتها انتظار میرود حدود بیست کیلوگرم ژل که برای تهیه سه هزار لوله ژلدار کافی میباشد، سنتز شود و شرایط تولید نیمه صنعتی آن بهینه شود.
- دانسیته ژل جداکننده باید در محدوده gr/cm3 09/03-1/1 باشد (ترجیحاgr/cm3 04/1). دانسیته خون انسان در بازه gr/cm3 066/048-1/1 قرار دارد و دانسیته سرم در محدوده gr/cm3 031/1- 026/1 و دانسیته لخته حدود gr/cm3 095/092-1/1 میباشد، بنابراین بسیار مهم است که ژل تولیدی دارای دانسیتهای حدود gr/cm3 05/04-1/1 باشد.
- ویسکوزیته ژل نهایی مناسب برای SST، بسته به نوع رزین پایه، نوع و درصد پودرهای افزودنی در محدوده centistokes 000,200 -000,400 میباشد. علاوه بر این، ژل باید خصلت تیکسوتروپیک داشته باشد تا در اثر سانتریفیوژ، ویسکوزیته آن کاهش یابد تا بتواند بین سرم و لخته جریان یابد. همچنین باید خصلت ضد شره داشته باشد تا در اثر کج یا وارونه شدن لوله، ژل جابجا نشود.
هزینه و زمان اجرای طرح
- هزینه اجرای طرح حدود 500 میلیون تومان برآورد میشود.
- مدتزمان اجرای طرح حدود 8 ماه برآورد میشود.
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 با توجه به سهم آورده نقدی و غیرنقدی توسعهدهنده، سهم مالکیت قابل مذاکره و توافق است).
شماره تماس:
021-88486498
اینستاگرام:
iran.challenges@