غضروف مفصلی بافتی فاقد عروق خونی با تراکم سلولی اندک است. به همین دلیل توان خود‌ترمیمی کمی پس از بروز آسیب یا بیماری‌‌‌‌‌‌‌های فرسایشی دارد. مهندسی بافت غضروف با هدف طراحی ساختارهای مصنوعی با کارکرد بیولوژیک و خصوصیات مکانیکی مناسب طراحی شده، تا بر محدودیت‌‌‌‌‌‌‌های موجود برای درمان ضایعات غضروفی غلبه کند. هیدروژل‌‌‌‌‌‌‌هایی که برای مهندسی بافت غضروف طراحی می‌‌‌‌‌‌‌شوند باید توان بازآفرینی خصوصیات بیولوژیکی و فیزیکی ماتریکس خارج سلولی غضروف را داشته باشند. به منظور طراحی بستری مناسب برای مهندسی بافت غضروف، دکتر محمد‌رضا باغبان اسلامی نژاد، دکتر حسین بهاروند، پیام باعی، دکتر حامد دائمی و همکارانشان در پژوهشگاه رویان، طی پژوهشی سه نوع متفاوت از هیدروژلهای القا‌کننده غضروف با قابلیت آزاد‌سازی کنترل‌شده دارو بر پایه آلژینات سولفاته و کیتوزان (chitosan) طراحی و خصوصیات آنها را مقایسه کردند.
نتایج این پژوهش که در مجله Chemical Engineering Journal به چاپ رسیده است، نشان داد، اتصال بیولوژیک کتکول با آلژینات سولفاته منجر به ایجاد ساختاری با پایداری مکانیکی بالاتر می‌‌‌‌‌‌‌شود. در هیدروژلهای با شبکه شیمیایی دوگانه، حضور گروه‌‌‌‌‌‌‌های کتکول و آمین درون‌شبکه، منجر به پیوند دینامیک و برگشت‌پذیر می‌‌‌‌‌‌‌شود. هیدروژل با شبکه دوگانه ساخته شده از آلژینات سولفاته و کتکول، قدرت فشرده شدن کافی، سختی و توان خود‌ترمیمی از خود نشان داد که برای ساختارهای مانند غضروف که بار زیادی را تحمل می‌‌‌‌‌‌‌کنند بسیار مناسب است. در میان هیدروژلهای آزمایش شده، هیدروژل با شبکه دوگانه ساخته شده از آلژینات سولفاته و کتکول کمترین میزان تخریب و بیشترین پایداری مکانیکی را در حضور لیزوزیم طی ۲۱ روز آزمایش نشان داد. مشارکت سولفات و کتکول در این هیدروژل باعث ترشح پایدار TGF-β۱ و کارتوژنین گردید و منجر به ایجاد غضروف در سلول‌‌‌‌‌‌‌های بنیادی مزانشیمی و کندروسیت‌‌‌‌‌‌‌هایی شد که کنار هم درون ساختار جای گرفته بودند.
نتایج این پژوهش نشان داد هیدروژلهای غنی‌شده با کتکول ۱۲ هفته پس از پیوند به حیوان مدل آزمایشگاهی در بازیابی ضخامت کامل غضروف موفق‌‌‌‌‌‌‌تر بودند که احتمالا به علت اثر کتکول بر اتصالات سلولی، حفظ یکپارچگی بافت و تثبیت عوامل بیولوژیک است.
این پژوهش نشان داد ریز‌محیط طراحی شده بر اساس ویژگی‌‌‌‌‌‌‌های بیولوژیک بر کیفیت غضروف‌سازی موثر است.
اطلاعات بیشتر:
More information: Payam Baei et al, A tough polysaccharide-based cell-laden double-network hydrogel promotes articular cartilage tissue regeneration in rabbits, Chemical Engineering Journal (2021). doi.org/10.1016/j.cej.2021.129277
