ایمن‌سازی یک جراحی مهم قلب با فناوری جدید

به نقل از ادونسد ساینس نیوز، نرخ مرگ‌ومیر مرتبط با بیماری قلبی از سال ۲۰۱۹ افزایش یافته و «فدراسیون جهانی قلب»(WHF) افزایش ۶۰ درصدی را برای مرگ‌ومیر مرتبط با بیماری‌های قلبی-عروقی تخمین زده است. این امر، نیاز به مداخلات پزشکی کارآمد و مؤثر را به یک نگرانی مبرم تبدیل می‌کند.

درمان بیماری‌های قلبی-عروقی ممکن است از داروها گرفته تا تغییرات سبک زندگی مانند بهبود رژیم غذایی و ورزش متفاوت باشد. با وجود این، در موارد شدید ممکن است جراحی ضروری شود.

یکی از شایع‌ترین انواع بیماری قلبی-عروقی، بیماری سرخرگ کرونری قلب است و زمانی به وجود می‌آید که شریان‌ها مسدود می‌شوند و حملات قلبی، سکته مغزی و نارسایی قلبی را پدید می‌آورند. متداول‌ترین روش جراحی انجام‌شده در این موارد، بای‌پس سرخرگ کرونری است که سالانه ۴۰۰ هزار نمونه از آن تنها در آمریکا انجام می‌شود.

بای‌پس سرخرگ کرونری شامل گرفتن یک رگ خونی از قسمت دیگر بدن مانند پا یا بازو و سپس اتصال آن به شریان کرونری در قسمت بالا و پایین انسداد است. این کار جهت جریان خون را تغییر می‌دهد و به آن امکان می‌دهد تا انسداد را دور بزند. این رگ‌های خونی جدید که «گرافت» نامیده می‌شوند، به بازگرداندن خون‌رسانی به بافت‌های قلب کمک می‌کنند که به دلیل انسداد سرخرگ کرونری با کمبود اکسیژن و مواد مغذی روبه‌رو هستند.

زمانی که گرافت‌های ایجادشده با استفاده از بافت‌های انسان قابل دوام نباشند، جراحان می‌توانند از نسخه‌های مصنوعی استفاده کنند. در حال حاضر، گرافت‌های مصنوعی موجود در بازار از موادی به نام «آلکیل‌های پرفلورینه و پلی‌فلورینه»(PFAs) ساخته می‌شوند.

این مواد باعث می‌شوند که بدن بیمار نسبت به پیوند واکنش ایمنی داشته باشد. در حال حاضر به دلیل مسائل مربوط به آلودگی زیست‌محیطی، ممنوعیت‌هایی برای حدود ۱۰ هزار نوع آلکیل‌های پرفلورینه و پلی‌فلورینه موجود در بازار برنامه‌ریزی شده‌اند. این ممنوعیت‌ها نیاز به یک جایگزین جدید و ایمن را پدید می‌آورند.

گرافت جدید این گروه پژوهشی از ترکیب چاپ اکستروژن و الکتروریسی برای گذاشتن نانوالیاف روی بدنه لوله‌ای یک‌ هیدروژل چاپ‌شده استفاده می‌کند. این کار یک گرافت مصنوعی را با استحکام کششی و انعطاف‌پذیری قابل مقایسه با شریان‌های طبیعی انسان ارائه می‌دهد.

«فراز فضل»(Faraz Fazal)، پژوهشگر دانشکده مهندسی «دانشگاه ادینبرو»(University of Edinburgh) گفت: سیستم چاپ اکستروژن جدید از یک شاه‌میله عمودی چرخان و قطعه مخصوص اکستروژن برای چاپ هیدروژل استفاده می‌کند که بیشتر شامل آب است.

پارامترهای چاپ به دقت کنترل شدند تا یک ساختار لوله‌ای در اطراف شاه‌میله چرخان چاپ شود. فضل ادامه داد: پیوندها متعاقبا با استفاده از روش الکتروریسی تقویت شدند که در آن نانوالیاف ۲۰۰ برابر نازک‌تر از موی انسان روی هیدروژل چاپ‌شده رسوب کردند.

وی افزود: انعطاف‌پذیری گرافت‌های عروقی ساخته‌شده از این روش جدید را می‌توان به راحتی با عوض کردن ترکیب نانوالیاف مورد استفاده برای تقویت آنها تغییر داد. این بدان معناست که آنها سازگارتر هستند و کمتر احتمال دارد که توسط بدن طرد شوند.

«نوربرت راداچی»(Norbert Radacsi) از پژوهشگران این پروژه گفت: تولید گرافت‌های عروقی با قطر کمتر از ۶ میلی‌متر چالش‌برانگیز است، اما روش ما یک راه حل را ارائه می‌دهد. ما می‌توانیم گرافت‌هایی تا قطر یک میلی‌متر تولید کنیم و همچنین می‌توانیم به تدریج قطر آن را افزایش یا کاهش دهیم تا واقعا مشابه رگ‌های خونی بدن ما باشد. علاوه بر این، ما می‌توانیم از سلول‌های بنیادی پرتوان القایی بدن گیرنده که قادر به ایجاد چندین نوع سلول متفاوت هستند، برای کاهش واکنش ایمنی و پس زدن احتمالی استفاده کنیم.

راداچی خاطرنشان کرد که عدم نیاز این روش به هیچ نوع مواد PFAS، آن را ایمن‌تر از مداخلات کنونی می‌کند و این بدان معناست که شامل ممنوعیت برنامه‌ریزی‌شده نخواهد بود. با وجود این، پیش از ورود به اتاق جراحی، گرافت هیدروژل پوشش‌داده‌شده با نانومواد الکتروریسی‌شده باید آزمایش‌های بیشتری را پشت سر بگذارند تا آماده عرضه به بازار باشند.

این پژوهش در مجله «Advanced Materials Technology» به چاپ رسید.