اشتراک گذاری با دوستان
وضعیت: بسته
شماره سند:
تاریخ انتشار: 1402/09/05
مهلت ارسال پیشنهاد: 1402/09/21
فرصتها: براساس پیشنهادها قابل مذاکره خواهد بود.
تماس : 02166539734 – 02166533864
ارسال پروپوزالها: https://ghazal.inif.ir
خلاصه فناوری
آناتومی پیچیده جمجمه و صورت (CF) شامل چارچوبی از استخوان، غضروف، عضلات، پوست و رباطها است که توسط عروق خونی و اعصاب پشتیبانی میشود. ناهنجاریهای مادرزادی، نقص شکاف کام، آسیبهای تروماتیک، عفونتها، تومورها و کیستها، عمدهترین علل بیماریهای CF هستند که سالانه تعداد زیادی تغییر شکل را در جمجمه و فک و صورت ایجاد میکنند و باعث ایجاد نقص در بافت نرم یا استخوان یا ترکیبی از هر دو میشوند. یک جایگزین ایدهآل بهمنظور پیوند استخوان باید ویژگیهایی از جمله هدایت استخوانی، زیستسازگاری، قابلیت جذب، ساختاری مشابه استخوان و استفاده آسان و مقرونبهصرفه داشته باشد، همچنین به طور همزمان، بتواند یک رابط پیوند استخوان با بافت استخوانی ایجاد کند و بهموقع تجزیه شود و در نهایت با بافت استخوان اتولوگ کاملاً جایگزین شود. مهندسی بافت باهدف بازسازی و حفظ زیبایی چهره با تقلید از ساختار واقعی و ساخت چارچوب ضروری برای مهاجرت و زندهمانی سلول به کار گرفته میشود.
در این راستا هدف طرح ارائه شده، تهیه داربست با استفاده از تکنیک چاپ سهبعدی دارای خواص مکانیکی متناسب با بافت استخوان CF، مورفولوژی نزدیک به ماتریس خارج سلولی بافت استخوان، زیستسازگار و زیستتخریبپذیری مورد نظر پزشک میباشد. همچنین محصول مورد نظر دارای قابلیت تمایز سلولهای بنیادی مزانشیمی به سمت استخوان خواهد بود. از این رو در راستای تجاری بودن محصول و توسعه آن نیز، در انتخاب زیست مواد از مواد سبک، ارزان و مورد تایید FDA استفاده میشود تا قابل استفاده بصورت بالینی باشد.
درباره تیم پژوهشی
ردیف | نام و نام خانوادگی | وضعیت فعلی | همکار/مشاور طرح | رشته و مقطع تحصیلی |
1 | حمید حصاری کیا | استادیار | مجری | دکتری تخصصی ارتوپدی، فلوشیپ فوقتخصصی جراحی ستون فقرات |
2 | شهره مشایخان | دانشیار | همکار | دکتری مهندسی شیمی، زیستپزشکی |
3 | حسین فرامرزی | دانشجو | همکار | دکتری مهندسی شیمی، زیستپزشکی |
4 | سهیل کیانی راد | دانشجو | همکار | دکتری مهندسی شیمی، زیستپزشکی |
5 | فائزه راعی | دانشجو | همکار | کارشناسی ارشد مهندسی شیمی، زیستپزشکی |
6 | فاطمه تیموری | دانشجو | همکار | کارشناسی ارشد مهندسی شیمی، زیستپزشکی |
سوابق عرضهکننده فناوری و مسئول اصلی تیم پژوهشی
دکتر حمید حصاری کیا، استادیار دانشگاه بقیهالله و رئیس بخش ارتوپدی بیمارستان بقیه الله است که دارای دکتری تخصصی ارتوپدی و فلوشیپ فوقتخصصی جراحی ستون فقرات از دانشگاه تهران هستند.
تیم حاضر به سرپرستی دکتر حصاریکیا، متشکل از دانشجویان دانشگاه صنعتی شریف و دکتر شهره مشایخان، دانشیار دانشکده مهندسی شیمی و نفت، دانشگاه صنعتی شریف است که در نظر دارد با توجه به تجارب قبلی در زمینه مهندسی و ترمیم بافت، توسعه زیست مواد و پژوهشهای مرتبط با سلولهای بنیادی و زیرساختهای آزمایشگاهی مجهز موجود (آزمایشگاه مهندسی سلولهای بنیادی)، طرح داربست بر پایه آلوگرافت برای بازسازی بافت استخوان فک و صورت را با بهکارگیری پرینتر سهبعدی توسعه دهند.
ضرورت مسئله
درمان نقص استخوان در نواحی جمجمه، فک و صورت یک مشکل بالینی شایع است. این نقصها که به دلیل عفونت، برداشتن تومور یا شکستگیها ایجاد میشوند، بهصورت خودبهخود بهبود پیدا نمیکنند و برای بازسازی یا بهبود عملکرد به اقدامات درمانی، جراحی و پیوند نیاز دارند. هدف اصلی بازسازی جمجمه، محافظت از ساختارهای آسیبپذیر مانند مغز، توانبخشی عملکردی استخوان فک و زیبایی ظاهری صورت است.
اولین پیوند استخوان، مربوط به پیوند جمجمه سگ به انسان، پیوند بخشی از استخوان خود فرد از محلی به محل دیگر، و پیوند استخوان از فردی به فرد دیگر بوده است. با پیشرفت تکنولوژی، تکنیکهای مختلفی با استفاده از ترکیبهای مختلف مواد اتوژن، آلوژنیک و پروتز برای دستیابی به بازسازی استخوان مورد استفاده قرار گرفتهاند و تا حد زیادی، پیوند استخوان اتولوگ مطلوبترین نتایج را به همراه داشته است. غالب ایمپلنتهای دندانی و جراحیهای جمجمه و فک و صورت از موادی مانند تیتانیوم استفاده میکنند که هزینههای بالایی را به همراه دارد و با بافت استخوانی یکپارچه نیستند. از طرفی بازسازی سازههای استخوان جمجمه و فک به دلیل هندسه پیچیده سهبعدی بسیار چالشبرانگیز است.
امروزه با استفاده از تصویربرداری دیجیتال قابلیت چاپ اشکال سهبعدی باکیفیت بالا به طور ایدهآل برای تولید داربستهای استخوانی و غضروفی متناسب با هندسة محل نقص بیمار ایجاد شده است. هدف مهندسی بافت از این بازسازی حفظ زیبایی چهره با تقلید از ساختار واقعی و ساخت چارچوب ضروری برای مهاجرت و زندهمانی سلول است. مهندسی بافت استخوان جایگزینی ایدهآل برای پیوند استخوانی اتولوگ خواهد بود که هدف طرح حاضر است.
مسئله اصلی تحقیق
ایمپلنتهای مهندسی بافت از نگهدارنده (داربست) و فاکتورهای فعال زیستی به وجود میآیند. فاکتورهای فعال زیستی میتوانند ترکیبی از سلولها و پروتئینهایی باشند که رشد سلولهای میزبان را تحریک میکنند. داربست مهندسی بافت CF دارای خاصیت القای استخوانسازی و رگزایی است، به این معنی که شکلگیری استخوان جدید را از طریق سیگنالهای مولکولی و فراخوانی سلولهای پیشساز استخوانی القا میکند. القای استخوانی یک فرایند مجزاست که بهشدت توسط ساختار و شیمی سطح تعیین میشود. القای استخوانی بهصورت داخل غشایی و در داخل منافذ داربستها رخ میدهد. از طرفی استخوانهای جمجمه صورت ساختارهای حمایتی صورت انسان هستند که مستقیماً جویدن، تلفظ و سایر ویژگیها را هدایت میکنند؛ بنابراین در CF به دلیل اتصال ماهیچهای مرتبط با جویدن، بازسازی استخوان CF عروقی برای حفظ یکپارچگی عملکردی آن بسیار مهم است.
با توجه به اشکال مختلف نواقص فک و صورت در هر بیمار و اهمیت تطابق کامل داربست با نقص در ترمیم بافت، مناسبترین روش طراحی و ساخت، داربستی مطابق با نقص هر بیمار است. با کمک تصاویر پزشکی بهدست آمده از نقص بیمار و نرمافزارهای شبیهسازی، داربست شخصیسازی شده آماده چاپ با دستگاه پرینتر سهبعدی میشود. جوهر زیستی پیشنهادی، ترکیبی از PCL و TCS است. برای مهندسی بافت استخوان، داربست بهینه طراحی شده باید توانایی تحریک فرایند بازسازی استخوان و چسبندگی سلولی را نیز داشته باشد. حضور TCS میتواند چسبندگی و زیست فعالی داربستها را افزایش دهد. از طرفی حضور PCL به داربست استحکام میبخشد. برای خاصیت استخوانسازی DBM مورد استفاده قرار خواهد گرفت. البته باتوجه به اینکه نمیتوان آن را به همراه کامپوزیت پلیمر/سرامیک به دلیل دمای بالای ذوب، چاپ نمود، و همچنین قابلیت چاپ آن بهتنهایی به دلیل ویسکوزیتة پایین وجود ندارد، پس از پرینت داربست مورد نظر، توسط DBM اصلاح سطحی میشود. مراحل انجام پژوهش به شرح زیر است:
- طراحی ترکیب جوهر زیستی
- سنتز سرامیک تری کلسیم سیلیکات (TCS)
- کامپوزیت سرامیک TCS و پلیمر PCL
- بهینهسازی ترکیب درصد جوهر زیستی
- طراحی داربست با کمک تصاویر پزشکی
- طراحی و پرینت ساختار تستهای برون تنی
- بهینهسازی ساختار داربست به لحاظ خواص مکانیکی و بیولوژیکی
- بهینهسازی ساختار با تستهای برون تنی
- تستهای درون تنی ISO10993
- بهینهسازی و ارائه جوهر زیستی و ساختار نهایی
مزایا
- تولید داربست زیستسازگار و زیستتخریبپذیر استخوان فک و صورت جهت جایگزینی و ترمیم آسیبهای به وجود آمده
- امکان طراحی محصول شخصیسازیشده با توجه به شکل و اندازه ضایعه بیمار جهت درمان مؤثر، حفظ زیبایی
- کاهش زمان عمل جراحی باتوجه به شخصیسازی شدن محصول و عمل جراحی با تهاجم کمتر
- کاهش هزینههای درمان و دسترسی آسان بیماران به درمان مورد نظر
کاربردها
- این محصول یک ایمپلنت ترمیمکننده بافت استخوان فک و صورت است و قابل استفاده برای تمامی بیماران مشمول آسیب استخوان فک و صورت میباشد.
- با توجه به روش تولید و بهکارگیری فناوری چاپ سهبعدی و زیست مواد مناسب بکار گرفته شده، قابلیت تعمیم و کاربرد در سایر بافتهای استخوانی را دارد.
خروجیهای مورد انتظار تحقیق
- دستیابی به دانش فنی تولید داربست استخوان فک و صورت مبتنی بر فناوری چاپ سهبعدی
- توسعه داربست زیستی مناسب استخوان فک و صورت با خواص فیزیکی، مکانیکی و بیولوژیکی مناسب جهت ترمیم بافت استخوان فک و صورت آسیبدیده مطابق با پارامترهای زیر:
- اندازه منافذ300–500 میکرومتر
- مکانیسم تخریب تخریب توده ای یا سطحی
- زیست سازگاری بدون التهاب مزمن
- قابلیت استریل بدون تغییر در خصوصیات مواد
- خصوصیات مکانیکی استخوان اسفنجی
Strength: 5–10 MPa
Modulus: 50–100 MPa
- خصوصیات مکانیکی استخوان فشرده
Tension Strength: 80–150 MPa
Tension Modulus: 17–20 GPa
Compression Strength: 130–220 MPa
Compression Modulus: 17–20 GPa
Fracture toughness: 6–8 MPa m1/
هزینه و زمان اجرای طرح
- هزینه اجرای طرح در بازه 700 تا 900 میلیون تومان برآورد میشود.
- مدتزمان اجرای طرح بین 23 تا 25 ماه برآورد میشود.
تسهیم مالیک فکری
- مالکیت معنوی: مشارکتکننده در مالکیت معنوی ناشی از اجرای تحقیق سـهیم خواهـد بـود و انتشـار مقالـه مشـترک توسـط مجری و مشارکتکننده در ژورنالهای داخلـی و خارجـی، ارائه مقالـه در کنفرانسهـا و سـمینارها بـا موافقـت و اشـاره بـه نـام همـه دستاندرکاران مجـاز خواهـد بود.
- مالکیـت منافـع مـادی: 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 قابلمذاکره و توافق است).
ارسال درخواست
- درخواستهای مشـارکت صرفاً بایـد در چارچوب موردنظر صنـدوق نوآوری و شـکوفایی، تدویـن و حداکثـر تـا تاریـخ 1402/09/21در سـامانه غـزال صنـدوق نوآوری و شـکوفایی به نشـانی inif.ir ثبت شوند. درخواستهایی کـه در چارچوبـی غیرازآن، یـا بـه روشهای دیگـر بـه دسـت صنـدوق نـوآوری و شـکوفایی برسـند، وارد فراینـد ارزیابـی نخواهنـد شـد.