تاریخ شروع : 1402/01/07
مهلت ارسال : 1402/01/30
گرنت صندوق نوآوری و شکوفایی:
حمایت بلاعوض از طرح تا سقف 300میلیون تومان
حمایت بلاعوض از طرح تا سقف 300میلیون تومان
مهلت ارسال پروپوزال به اتمام رسیده است
ساخت پرکننده استخوان بر پایه نانوکامپوزیت زیست‌فعال و آنتی‌باکتریال با قابلیت حمل دارو
خلاصه فناوری:
بیماری‌های اسکلتی-عضلانی شایع‌ترین علت ناتوانی در سراسر جهان هستند. تخمین‌زده می‌شود که تعداد شکستگی‌های هیپ ناشی از پوکی استخوان از تعداد 1/7 میلیون در سال ۱۹۹۰، به 3/6 میلیون در سال ۲۰۵۰ افزایش خواهد یافت. علاوه‌بر این، بیماری‌های اسکلتی-عضلانی ناشی از صدمات ترافیکی نشان‌دهنده ۲۵ درصد هزینه در بخش بهداشت و درمان است. از طرف دیگر، صدمات وارده به استخوان و یا بروز بیماری‌های مختلف نیز ممکن است موجب از بین رفتن بخشی از بافت استخوان گردد. با توجه به کمبود اهدا‌کننده عضو و مشکلات ناشی از عدم تطبیق بافت اهدایی با بافت میزبان، بهترین و سریع‌ترین راه‌حل، استفاده از ترکیبات مصنوعی است که تشابه بالایی با بافت استخوان داشته و بتوانند به سرعت با بافت استخوان پیوند برقرار کنند. در همین راستا، در این طرح سعی بر آن است تا نانوکامپوزیتی متشکل از ژلاتین و نانوذرات سرامیک و شیشه زیست‌فعال با زیست‌سازگاری بالا سنتز شود. از جمله مزایای این طرح می‌توان به استفاده از یک روش ارزان و آسان در جهت تولید ترکیبی با زیست‌فعالی بالا، قابلیت تحریک‌پذیری و هدایت رشد سلول‌های استخوان اشاره کرد. با توجه به قابلیت زیست‌تخریب‌پذیری بستر مورد استفاده، انحلال بستر به مرور صورت گرفته و بافت استخوانی می‌تواند جایگزین ترکیب گردد. همچنین افزودن ذرات آنتی‌باکتریال به ترکیب موجب خواهد شد که سیستم مورد نظر نه تنها نقص استخوانی را پر کرده و به بازسازی آن کمک کند، بلکه با عفونت‌های موضعی نیز مقابله نماید. این کامپوزیت را می‌توان به شکل پودر، قطعات متخلخل و یا فیلم تولید کرده و برای کاربرد‌های مختلف مهندسی بافت استخوان مورد استفاده قرار داد.
ضرورت مسئله:
آسیب‌های استخوانی از جمله شکستگی استخوان در اثر حوادث، پوکی استخوان، نقص‌های استخوانی مادرزادی، بیماری‌های اسکلتی، نقص‌های ناشی از خروج تومور و بخشی از استخوان طبیعی و همچنین سرطان استخوان، و سایر مسائل اسکلتی که همراه با افزایش سن در جوامع سالمند بروز می‌کند، نیاز به بازسازی استخوان را به صورت محسوسی افزایش داده است. با توجه به مشکلات ناشی از پیوند بافت طبیعی به بیمار از جمله عفونت‌ها، نپذیرفتن پیوند توسط بیمار و همچنین کمبود اهدا‌کننده عضو، استفاده از مواد مصنوعی به منظور ترمیم، بهبود عملکرد و یا جایگزینی بافت آسیب‌دیده، به عنوان یکی از بهترین راه‌حل‌ها مورد توجه محققین قرار گرفته است. با توجه به ترکیب بافت استخوانی که کامپوزیتی از کلاژن، ژلاتین و سرامیک‌های کلسیم فسفاتی است، محققان تلاش کرده‌اند تا ترکیبات مشابهی تولید کنند که زیست‌سازگاری مناسبی داشته و موجب تحریک و هدایت رشد سلول‌های استخوانی شوند. این مواد مصنوعی می‌بایست زیست‌فعال بوده و با بافت استخوان پیوند‌های شیمیایی قوی برقرار کنند. تحقیقات آزمایشگاهی در این زمینه در سطح دنیا انجام شده و محققین تلاش کرده‌اند تا با ترکیب پلیمر‌ها و سرامیک‌های مختلف، به ساختار‌های بهینه‌ای دست یابند که بالاترین زیست‌فعالی را داشته و به سرعت با بافت بدن پیوند برقرار کند. اما کنترل و پیش‌بینی نرخ تخریب کامپوزیت و افزودن توانایی آنتی‌باکتریال به آن به ندرت مورد توجه بوده است.
مسئله اصلی تحقیق:
بیماری‌های اسکلتی-عضلانی شایع‌ترین علت ناتوانی در سراسر جهان هستند. تخمین‌زده می‌شود که تعداد شکستگی‌های هیپ ناشی از پوکی استخوان از تعداد 7/1 میلیون در سال ۱۹۹۰، به 6/3 میلیون در سال ۲۰۵۰ افزایش خواهد یافت. علاوه‌بر این، بیماری‌های اسکلتی-عضلانی ناشی از صدمات ترافیکی نشان‌دهنده ۲۵ درصد هزینه در بخش بهداشت و درمان است. از طرف دیگر، صدمات وارده به استخوان و یا بروز بیماری‌های مختلف نیز ممکن است موجب از بین رفتن بخشی از بافت استخوان گردد. با توجه به کمبود اهدا‌کننده عضو و مشکلات ناشی از عدم تطبیق بافت اهدایی با بافت میزبان، بهترین و سریع‌ترین راه حل، استفاده از ترکیبات مصنوعی هستند که تشابه بالایی با بافت استخوان داشته و بتوانند به سرعت با بافت استخوان پیونده برقرار کنند. بنابراین، توسعه ایمپلنت‌های زیست‌سازگار با اشکال پیچیده با دوام و قابلیت اطمینان بالا، یکی از اولویت‌های تحقیقاتی در زمینه مواد برای سلامتی است. استفاده از بایوسرامیک‌ها و کامپوزیت آن با پلیمر‌های زیست‌تخریب‌پذیر، یکی از بهترین ترکیبات در جهت ترمیم بافت استخوان و پرکردن نقص استخوانی به شمار می‌رود. امروزه پودر‌های سرامیکی زیستی همچون هیدروکسی آپاتیت به‌صورت تجاری در دسترس جراحان قرار دارد اما با توجه به پیچیدگی‌ها و تنوع ترکیبات و اجزای تشکیل‌دهنده کامپوزیت، تولید کامپوزیت‌های پرکننده استخوان هنوز در مرحله تحقیقاتی بوده و تلاش برای بهینه کردن ساختار، ترکیب و خصوصیات این کامپوزیت‌ها همچنان ادامه دارد. علاوه بر آن، بروز عفونت‌های موضعی در محل نقص استخوان یکی از معضلاتی است که چندان مورد توجه قرار نگرفته است. در همین راستا و در جهت بهبود قابلیت‌های این کامپوزیت‌ها، در این تحقیق سعی بر آن است تا ابتدا نانوکامپوزیتی زیست‌سازگار و با زیست‌فعالی بالا سنتز شده و سپس ذرات آنتی‌باکتریال در بستر آن قرار داده شوند. مزیت این روش، زیست‌فعالی بالا، قابلیت تحریک‌پذیری و هدایت رشد سلول‌های استخوان و همچنین تطبیق‌پذیری بالای میان ترکیب و بافت بدن و پیوند مناسب میان آنهاست. با توجه به قابلیت زیست‌تخریب‌پذیری بستر مورد استفاده، انحلال بستر به مرور زمان موجب ر‌هایش آرام ذرات آنتی‌باکتریال در محل مورد نظر خواهد شد. بنابراین با استفاده از سیستم مورد نظر نه تنها می‌توان نقص استخوانی را پر کرده و به بازسازی آن کمک کرد، بلکه می‌توان به صورت همزمان ذرات را ر‌ها کرده و با عفونت‌ها مقابله کرد. این کامپوزیت را می‌توان به شکل پودر، قطعات متخلخل و یا فیلم تولید کرده و برای کاربرد‌های مختلف مهندسی بافت استخوان مورد استفاده قرار داد.
بیماری‌های اسکلتی-عضلانی شایع‌ترین علت ناتوانی در سراسر جهان هستند. تخمین‌زده می‌شود که تعداد شکستگی‌های هیپ ناشی از پوکی استخوان از تعداد 1/7 میلیون در سال ۱۹۹۰، به 3/6 میلیون در سال ۲۰۵۰ افزایش خواهد یافت. علاوه‌بر این، بیماری‌های اسکلتی-عضلانی ناشی از صدمات ترافیکی نشان‌دهنده ۲۵ درصد هزینه در بخش بهداشت و درمان است. از طرف دیگر، صدمات وارده به استخوان و یا بروز بیماری‌های مختلف نیز ممکن است موجب از بین رفتن بخشی از بافت استخوان گردد. با توجه به کمبود اهدا‌کننده عضو و مشکلات ناشی از عدم تطبیق بافت اهدایی با بافت میزبان، بهترین و سریع‌ترین راه‌حل، استفاده از ترکیبات مصنوعی است که تشابه بالایی با بافت استخوان داشته و بتوانند به سرعت با بافت استخوان پیوند برقرار کنند. در همین راستا، در این طرح سعی بر آن است تا نانوکامپوزیتی متشکل از ژلاتین و نانوذرات سرامیک و شیشه زیست‌فعال با زیست‌سازگاری بالا سنتز شود. از جمله مزایای این طرح می‌توان به استفاده از یک روش ارزان و آسان در جهت تولید ترکیبی با زیست‌فعالی بالا، قابلیت تحریک‌پذیری و هدایت رشد سلول‌های استخوان اشاره کرد. با توجه به قابلیت زیست‌تخریب‌پذیری بستر مورد استفاده، انحلال بستر به مرور صورت گرفته و بافت استخوانی می‌تواند جایگزین ترکیب گردد. همچنین افزودن ذرات آنتی‌باکتریال به ترکیب موجب خواهد شد که سیستم مورد نظر نه تنها نقص استخوانی را پر کرده و به بازسازی آن کمک کند، بلکه با عفونت‌های موضعی نیز مقابله نماید. این کامپوزیت را می‌توان به شکل پودر، قطعات متخلخل و یا فیلم تولید کرده و برای کاربرد‌های مختلف مهندسی بافت استخوان مورد استفاده قرار داد.
ضرورت مسئله:
آسیب‌های استخوانی از جمله شکستگی استخوان در اثر حوادث، پوکی استخوان، نقص‌های استخوانی مادرزادی، بیماری‌های اسکلتی، نقص‌های ناشی از خروج تومور و بخشی از استخوان طبیعی و همچنین سرطان استخوان، و سایر مسائل اسکلتی که همراه با افزایش سن در جوامع سالمند بروز می‌کند، نیاز به بازسازی استخوان را به صورت محسوسی افزایش داده است. با توجه به مشکلات ناشی از پیوند بافت طبیعی به بیمار از جمله عفونت‌ها، نپذیرفتن پیوند توسط بیمار و همچنین کمبود اهدا‌کننده عضو، استفاده از مواد مصنوعی به منظور ترمیم، بهبود عملکرد و یا جایگزینی بافت آسیب‌دیده، به عنوان یکی از بهترین راه‌حل‌ها مورد توجه محققین قرار گرفته است. با توجه به ترکیب بافت استخوانی که کامپوزیتی از کلاژن، ژلاتین و سرامیک‌های کلسیم فسفاتی است، محققان تلاش کرده‌اند تا ترکیبات مشابهی تولید کنند که زیست‌سازگاری مناسبی داشته و موجب تحریک و هدایت رشد سلول‌های استخوانی شوند. این مواد مصنوعی می‌بایست زیست‌فعال بوده و با بافت استخوان پیوند‌های شیمیایی قوی برقرار کنند. تحقیقات آزمایشگاهی در این زمینه در سطح دنیا انجام شده و محققین تلاش کرده‌اند تا با ترکیب پلیمر‌ها و سرامیک‌های مختلف، به ساختار‌های بهینه‌ای دست یابند که بالاترین زیست‌فعالی را داشته و به سرعت با بافت بدن پیوند برقرار کند. اما کنترل و پیش‌بینی نرخ تخریب کامپوزیت و افزودن توانایی آنتی‌باکتریال به آن به ندرت مورد توجه بوده است.
مسئله اصلی تحقیق:
بیماری‌های اسکلتی-عضلانی شایع‌ترین علت ناتوانی در سراسر جهان هستند. تخمین‌زده می‌شود که تعداد شکستگی‌های هیپ ناشی از پوکی استخوان از تعداد 7/1 میلیون در سال ۱۹۹۰، به 6/3 میلیون در سال ۲۰۵۰ افزایش خواهد یافت. علاوه‌بر این، بیماری‌های اسکلتی-عضلانی ناشی از صدمات ترافیکی نشان‌دهنده ۲۵ درصد هزینه در بخش بهداشت و درمان است. از طرف دیگر، صدمات وارده به استخوان و یا بروز بیماری‌های مختلف نیز ممکن است موجب از بین رفتن بخشی از بافت استخوان گردد. با توجه به کمبود اهدا‌کننده عضو و مشکلات ناشی از عدم تطبیق بافت اهدایی با بافت میزبان، بهترین و سریع‌ترین راه حل، استفاده از ترکیبات مصنوعی هستند که تشابه بالایی با بافت استخوان داشته و بتوانند به سرعت با بافت استخوان پیونده برقرار کنند. بنابراین، توسعه ایمپلنت‌های زیست‌سازگار با اشکال پیچیده با دوام و قابلیت اطمینان بالا، یکی از اولویت‌های تحقیقاتی در زمینه مواد برای سلامتی است. استفاده از بایوسرامیک‌ها و کامپوزیت آن با پلیمر‌های زیست‌تخریب‌پذیر، یکی از بهترین ترکیبات در جهت ترمیم بافت استخوان و پرکردن نقص استخوانی به شمار می‌رود. امروزه پودر‌های سرامیکی زیستی همچون هیدروکسی آپاتیت به‌صورت تجاری در دسترس جراحان قرار دارد اما با توجه به پیچیدگی‌ها و تنوع ترکیبات و اجزای تشکیل‌دهنده کامپوزیت، تولید کامپوزیت‌های پرکننده استخوان هنوز در مرحله تحقیقاتی بوده و تلاش برای بهینه کردن ساختار، ترکیب و خصوصیات این کامپوزیت‌ها همچنان ادامه دارد. علاوه بر آن، بروز عفونت‌های موضعی در محل نقص استخوان یکی از معضلاتی است که چندان مورد توجه قرار نگرفته است. در همین راستا و در جهت بهبود قابلیت‌های این کامپوزیت‌ها، در این تحقیق سعی بر آن است تا ابتدا نانوکامپوزیتی زیست‌سازگار و با زیست‌فعالی بالا سنتز شده و سپس ذرات آنتی‌باکتریال در بستر آن قرار داده شوند. مزیت این روش، زیست‌فعالی بالا، قابلیت تحریک‌پذیری و هدایت رشد سلول‌های استخوان و همچنین تطبیق‌پذیری بالای میان ترکیب و بافت بدن و پیوند مناسب میان آنهاست. با توجه به قابلیت زیست‌تخریب‌پذیری بستر مورد استفاده، انحلال بستر به مرور زمان موجب ر‌هایش آرام ذرات آنتی‌باکتریال در محل مورد نظر خواهد شد. بنابراین با استفاده از سیستم مورد نظر نه تنها می‌توان نقص استخوانی را پر کرده و به بازسازی آن کمک کرد، بلکه می‌توان به صورت همزمان ذرات را ر‌ها کرده و با عفونت‌ها مقابله کرد. این کامپوزیت را می‌توان به شکل پودر، قطعات متخلخل و یا فیلم تولید کرده و برای کاربرد‌های مختلف مهندسی بافت استخوان مورد استفاده قرار داد.
| نام و نام‌خانوادگی | رشته/ مقطع تحصیلی | همکار/ مشاور طرح | وضعیت شغلی |
| اسماعیل سلیمی | مهندسی پزشکی/دکتری | مجری | عضو هیئت‌علمی دانشگاه صنعتی شاهرود |
| آوا سبحانی | مهندسی سرامیک/ کارشناسی‌ارشد | همکار | دانشجوی دانشگاه صنعتی شاهرود |
| محمد عباسی | مهندسی صنایع/ کارشناسی | همکار | بنیانگذار شرکت دانش‌بنیان سوبا |
سوابق عرضه‌کننده فناوری و مسئول اصلی تیم پژوهشی:
دکتر اسماعیل سلیمی، مجری تیم تحقیقاتی و مدیرعامل شرکت ترشیز طب شاهوار است. ایشان دانش‌آموخته نمونه مقطع دکتری تخصصی مهندسی پزشکی گرایش بایومتریال از دانشگاه تهران بوده و به عنوان هیأت علمی در دانشکده مهندسی شیمی و مواد دانشگاه صنعتی شاهرود مشغول به فعالیت می‌باشد. وی دوره تحقیقاتی در زمینه تولید غشا‌های همودیالیز را در یکی از معتبرترین مراکز مالزی گذرانده است. همچنین ایشان با کمک یک تیم تحقیقاتی قوی در اتریش موفق به سنتز یک مولکول جدید با قابلیت تغییر پتانسیل زتا در محیط فیزیولوژیک به منظور دارو‌رسانی به موکوس شده است. اخیراً، عمده تمرکز ایشان تحقیق در زمینه ساخت نانوکامپوزیت‌های استخوانی زیست‌فعال با قابلیت استخوان‌سازی و ضدباکتری می‌باشد که مقالات متعدد و معتبری را در این زمینه به چاپ رسانده‌اند.
مهندس محمد عباسی، فارغ التحصیل مهندسی صنایع و بنیانگذار شرکت دانش‌بنیان سوبا می‌باشد. ایشان موفقیت‌های برجسته‌ای در زمینه تولید پرینتر‌های سه‌بعدی و زیستی با قابلیت پرینت انواع داربست‌ها را در رزومه خود دارد. عمده تمرکز ایشان در زمینه بازاریابی محصول، مدیریت پروژه و مشاوره کسب و کار است که تحت نظارت پارک علم و فناوری استان سمنان مشغول به فعالیت می‌باشد.
دکتر اسماعیل سلیمی، مجری تیم تحقیقاتی و مدیرعامل شرکت ترشیز طب شاهوار است. ایشان دانش‌آموخته نمونه مقطع دکتری تخصصی مهندسی پزشکی گرایش بایومتریال از دانشگاه تهران بوده و به عنوان هیأت علمی در دانشکده مهندسی شیمی و مواد دانشگاه صنعتی شاهرود مشغول به فعالیت می‌باشد. وی دوره تحقیقاتی در زمینه تولید غشا‌های همودیالیز را در یکی از معتبرترین مراکز مالزی گذرانده است. همچنین ایشان با کمک یک تیم تحقیقاتی قوی در اتریش موفق به سنتز یک مولکول جدید با قابلیت تغییر پتانسیل زتا در محیط فیزیولوژیک به منظور دارو‌رسانی به موکوس شده است. اخیراً، عمده تمرکز ایشان تحقیق در زمینه ساخت نانوکامپوزیت‌های استخوانی زیست‌فعال با قابلیت استخوان‌سازی و ضدباکتری می‌باشد که مقالات متعدد و معتبری را در این زمینه به چاپ رسانده‌اند.
مهندس محمد عباسی، فارغ التحصیل مهندسی صنایع و بنیانگذار شرکت دانش‌بنیان سوبا می‌باشد. ایشان موفقیت‌های برجسته‌ای در زمینه تولید پرینتر‌های سه‌بعدی و زیستی با قابلیت پرینت انواع داربست‌ها را در رزومه خود دارد. عمده تمرکز ایشان در زمینه بازاریابی محصول، مدیریت پروژه و مشاوره کسب و کار است که تحت نظارت پارک علم و فناوری استان سمنان مشغول به فعالیت می‌باشد.
نتایج حاصل از این طرح می‌تواند در جهت ارتقا علمی محققان، دانشجویان مهندسی و پزشکی و به‌ویژه افرادی که در زمینه تولید مواد زیستی فعالیت می‌کنند گامی مؤثر بردارد. محصول نهایی خواهد توانست نیاز داخل را کامل مرتفع کند. از جمله خصوصیات این ترکیب می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- آسان بودن روش تولید و قابلیت تکرار‌پذیری و تولید انبوه
- قابلیت تنظیم نرخ تخریب پرکننده استخوانی با توجه به محل کاشت
- قابلیت تنظیم میزان زیست‌فعالی و ایجاد پیوند قوی با بافت استخوانی با توجه به نوع نیاز بیمار
- دارا بودن خاصیت آنتی‌باکتریال و کمک در روند بهبود عفونت‌های موضعی
- رفع نیاز به استفاده از بافت‌های طبیعی در درمان صدمات استخوانی و کاهش هزینه‌های جانبی
از این ترکیب می‌توان در تمامی بخش‌های استخوان که تحت بار نیستند و در راستای اهداف زیر استفاده کرد:
- پرکننده فضای خالی استخوانی
- به عنوان داربست همراه با سلول به منظور جایگزینی ضایعه استخوانی
- جایگزینی موقت بخشی از استخوان که از بین رفته است
انتخاب مناسب‌ترین ترکیب پودری برای ایجاد لایه‌های اول و دوم پوشش و تدوین دانش فنی ایجاد پوشش‌های تدریجی (FG) و لایه مافوق دما بالای سرامیکی بر روی زیر لایه‌های کربنی و گرافیتی
- هزینه اجرای طرح حدود 400 میلیون تومان برآورد می‌شود که حداکثر 70 درصد این مبلغ تا سقف 300 میلیون تومان، از محل حمایت 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 باتوجه‌به سهم آورده نقدی و غیرنقدی توسعه‌دهنده، سهم مالکیت قابل‌مذاکره و توافق است).
شماره تماس:
09025555482
09025555471
اینستاگرام:
iran.challenges@
09025555482
09025555471
اینستاگرام:
iran.challenges@