طراحی زخم‌پوش‌های نوین ضدباکتریایی طبیعی برای ترمیم زخم‌های عمیق پوستی با خاصیت بندآورندۀ سریع خونریزی

به گزارش روابط عمومی دانشگاه تهران به نقل از مرکز تحقیقات بیوشیمی و بیوفیزیک، سمانه سادات میرحاجی و مرجان سلیمان‌پور دو دانشجوی کارشناسی ارشد بیوفیزیک مرکز تحقیقات بیوشیمی و بیوفیزیک دانشگاه تهران زیر نظر پروفسور علی‌اکبر صبوری استاد ممتاز دانشگاه تهران، در آزمایشگاه بیوترمودینامیک موفق به ساخت زخم‌پوش‌هایِ ضدباکتریاییِ طبیعی با رهایش کنترل‌شده دارو، برای ترمیم زخم‌های عمیق پوستی شدند.
پروژه طراحی زخم‌پوش‌های نوین ضدباکتریایی طبیعی برای ترمیم زخم‌های عمیق پوستی با خاصیت بندآورندۀ سریع خونریزی، فاز مطالعات آزمایشگاهی و حیوانی و همچنین کلیه آزمون‌های تشخیصی و ایمنی لازم را با موفقیت به پایان رسانده است. یکی از دستاوردهای این پروژه‌ها که زخم‌پوشِ طبیعی بر پایۀ پلیمر آلژینات می‌باشد، اخیرأ در مجله بسیار معتبر بین‌المللی Scientific Reports از مجموعه نشریات Springer-Nature به چاپ رسید است که در مدت چند ماه پس از انتشار آن، ۱۰ مقاله بین‌المللی به آن استناد کرده‌اند.
همچنین دستاورد دوم که زخم‌پوش طبیعی بر پایه پلیمر طبیعی کیتوسان است، برای مجله ACS Applied Materials & Interfaces در حال آماده‌سازی و ارسال است. این مقالات با همکاری پروفسور سدریک دلاتوره از دانشگاه بلز پاسکال فرانسه به انجام رسیده است. لازم به ذکر است که این زخم‌پوش نوین درمانی مفتخر به ثبت اختراع ملی نیز شده است.
پروفسور علی‌اکبر صبوری، استاد راهنمای این طرح درباره جزئیات این پروژه‌ها بیان کرد: پوست به‌عنوان بزرگ‌ترین عضو بدن قادر است از بدن و همچنین اجزای تشکیل‌دهنده آن به‌عنوان سدی در برابر آسیب‌های مکانیکی و میکروبی محافظت کند. از این رو، آسیب‌های پوستی یا زخم‌ها امروزه یک مشکل عمده در پزشکی هستند. به‌ویژه بهبود زخم‌های مزمن شدید که بیش از ۱۲ هفته به طول می‌انجامد و اغلب با برگشت مجدد همراه هستند. این زخم‌ها در اثر بیماری‌های خاصی مانند دیابت، بیماری‌های توموری و عفونت‌های فیزیولوژیکی ایجاد می‌شوند. همچنین ظهور باکتری‌ها در محل زخم و بروز زخم‌های عفونی مقاوم به درمان، همواره یک مشکل عمده و اساسی است که باعث ایجاد عفونت، افزایش آسیب بافتی و بوی بد در محل زخم می‌شود که استفاده از آنتی‌بیوتیک‌های تجاری برای رفع آن موجب بروز عوارض جدی‌تر از جمله حساسیت‌ها و خارش‌های پوستی می‌شود. بنابراین، طراحی یک پانسمان ضدمیکروبی طبیعی سازگار با سلول‌های پوستی برای بهبود زخم، امری ضروری در زمینه سلامت و بهبود کیفیت زندگی مردم است.
استاد ممتاز دانشگاه تهران بیان کرد: زخم‌پوش‌های طراحی‌شده، بر پایه پلیمرهای طبیعی کیتوسان و آلژینات هستند که پروتئین فیبرینوژن به‌عنوان عامل تشکیل لخته در محل زخم و نایسین نیز به‌عنوان عامل ضد باکتریایی در آن‌ها بارگذاری شده‌اند. ترکیبات سازنده این زخم‌پوش‌ها هرکدام نقش بسیار مهمی را در مراحل چهارگانه ترمیم زخم (هموستازی، التهاب، تکثیر و بازسازی) بازی می‌کنند. مرحله هموستاز بلافاصله پس از تشکیل زخم آغاز می‌شود و فاکتورهای مختلفی به تشکیل لخته در محل زخم کمک می‌کنند که یکی از آن‌ها پروتئین فیبرینوژن است که در این طرح از آن استفاده شده است. فیبرینوژن، پروتئین پلاسمای انسانی است که به‌عنوان عامل تشکیل لخته در محل زخم و همچنین افزایش استحکام بستر هیدروژلی به بستر اصلی اضافه شده است که همچنین حضور آن در زخم پوش جدید موجب شد که شرایطی مشابه با بافت اصلی برای پوست فراهم شود.
وی افزود: مرحله دوم بهبود زخم که فاز التهابی نامیده می‌شود، با تورم و قرمزی همراه است و در این مرحله عوامل مختلفی از جمله گلبول‌های سفید وارد عمل می‌شوند که در محیط زخم باکتری‌ها را نابود کنند که در زخم‌های عمیق و مزمن این مرحله بسیار به طول می‌انجامد. در نتیجه در این مطالعه از نایسین به‌عنوان عامل ضد باکتری طبیعی استفاده کردیم که کمک به سزایی به فرایند ترمیم زخم در این مرحله کرده است.
پروفسور علی‌اکبر صبوری خاطرنشان کرد: به‌محض نابودی باکتری‌ها و تمیز شدن محیط زخم، زخم وارد دو مرحله پایانی تکثیر و رشد می‌شود و با تشکیل فیبروبلاست‌ها، کلاژن‌سازی و ایجاد رگ‌های خونی جدید، بافت پوست مراحل ترمیم خود را کامل می‌کند و به همین منظور از آلژینات و کیتوسان به‌عنوان بستر اصلی هیدروژل استفاده شد. آلژینات به‌عنوان یک پلیمر زیست سازگار قادر است که تشکیل رگ‌های خونی جدید در بافت آسیب‌دیده را بهبود بخشد و روند تشکیل بافت کلاژن را تسریع کند، همچنین به دلیل قابلیت تورم مطلوب، قادر است ترشحات عفونی زخم را جذب کرده و دارورسانی کنترل‌شده را به محل زخم انجام دهد. پلیمر کیتوسان استفاده‌شده در زخم‌پوش بعدی، علاوه بر خاصیت‌های ذکرشده، به‌عنوان عامل ضد باکتریایی و لخته‌کننده خون نیز مورد استفاده قرارگرفته است.
این طرح در چندین فاز مطالعاتی هدفمند شامل مطالعات بیوفیزیکی، طراحی، ساخت، بهینه‌سازی و مشخصه‌یابی هیدروژل درمانی و در نهایت فاز مطالعات حیوانی صورت گرفته است که همگی با موفقیت مؤلفه‌های لازم را کسب نموده‌اند.
در فاز نخست، مطالعات بیوفیزیکی و ساختاری به‌منظور بررسی برهمکنش ترکیبات سازنده زخم‌پوش‌ها در سطح مولکولی صورت گرفته است. پس از دریافت تاییدات این فاز، در مرحله بعدی، پس از بررسی‌های دقیق، بهینه‌سازی‌های متعدد و تنظیم رهایش دارو ضدمیکروبی طی مدت ۴۸ ساعت، کلیه آزمون‌های تشخیصی و آزمایشگاهی لازم به ثبت رسید.
استاد ممتاز گروه آموزشی بیوفیزیک مرکز تحقیقات بیوشیمی و بیوفیزیک (IBB) توضیح داد: نتایج آزمودن‌های متعدد آزمایشگاهی ثابت کرد که زخم‌پوش‌های طراحی‌شده به دلیل استفاده از مواد طبیعی، هیچ‌گونه سمیتی برای سلول‌های بدن ندارند و هیچ‌گونه حساسیت، قرمزی و خارشی برای پوست ایجاد نمی‌کنند. همچنین دارای قابلیت ضدباکتریایی قوی علیه طیف وسیعی از باکتری‌ها هستند، در نتیجه باعث جلوگیری از زنده ماندن و پراکنش باکتری‌ها در محل زخم شده و مانع از بروز بوی نامساعد، طولانی شدن التهاب و افزایش آسیب بافتی می‌شود.
وی خاطرنشان کرد: این زخم‌پوش‌ها به دلیل ساختار متخلخلی که دارند امکان اکسیژن‌رسانی و رهایش کنترل‌شده مادۀ ضدمیکروبی به محیط زخم را فراهم می‌کنند که برای بافت پوستی بسیار مطلوب است. همچنین، آزمون‌های مربوط به انعقاد خون نیز نشان داده است که زخم‌پوش‌ها با قابلیت ایجاد سریع لختۀ خونی به دلیل حضور پروتئین فیبرینوژن به همراه کیتوسان، مرحلۀ هموستازی از فرایند ترمیم زخم را تسریع می‌بخشند. آزمون مکانیکی نیز تأیید کرد که حضور عامل فیبرینوژن کمک کرده است که پانسمان از استحکام بسیار خوبی برخوردار باشد. نتایج مطالعات حیوانی و بافت‌شناسی نیز نشان داد که زخم‌پوش حاصله، پس از قرارگیری بر روی پوست، موجب تحریک کلاژن‌سازی و ایجاد رگ‌های خونی جدید در بافت پوستی آسیب‌دیده شده و به‌خوبی قادر است در زمان کمتر از سه هفته، زخم عمیق را به‌طور کامل بهبود بخشد و به دلیل تأمین رطوبت و اکسیژن‌رسانی به بافت، هیچ اسکار (جای زخم) در پوست باقی نمی‌ماند. وجود چندین مادۀ ضدباکتریایی در این زخم‌پوش‌ها به همراه عامل بندآورندۀ خونریزی و همچنین استفاده از مواد زیست‌سازگارِ طبیعی، از ویژگی‌های برجستۀ این دو محصول است که موجب شده در مقایسه با انواع دیگر زخم‌پوش‌ها کارایی مؤثرتری داشته باشد.