انتشارات

چارسو

شماره ۹

تير 1395

آرشیو ماهنامه
رویدادها
    آرشیو رویداد ها

    معرفی مسابقه و تعریف مساله

    مقدمه

     

    متخصصین مهندسی بافت طی سال‌های اخیر بیش از پیش با امکان طراحی و توسعه بافت‌های مناسب به منظور جایگزینی بافت‌های آسیب‌دیده مواجه شده‌اند. این زمینه علمی با توجه به نیاز بالا به بافت و ارگان و همچنین تعداد بسیار پایین افراد اهداکننده عضو در مقایسه با میزان نیاز به آن از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. یکی از جدیدترین روش‌ها در این حوزه تحقیقاتی، استفاده از چاپگرهای زیستی به منظور چاپ بافت انسانی است. در این روش، قابلیت طراحی داربست‌های مهندسی شده با استفاده از ابزارهای پیشرفته با قابلیت ایجاد هندسه‌های پیچیده متناسب با بافت مورد نظر، وجود دارد. علاوه بر این، داربست‌ها با دقت هندسی بسیار بالا، بر مبنای داده‌های به دست آمده از تصویربرداری‌های پزشکی نظیر MRI، ساخته می‌شوند. توزیع مناسب سلول‌ها، ماتریس سلولی و بافت‌های متفاوت از مزایای چاپ زیستی سه بعدی است که می‌تواند بسیاری از مشکلات روش‌های مرسوم در مهندسی بافت را بر طرف کند. همراه با روند شکل‌گیری کسب‌وکارهای نوظهور بین‌المللی در حوزه ساخت چاپگرهای زیستی و توسعه دهندگان جوهرهای مورد نیاز برای طراحی و توسعه بافت‌های انسانی، چند شرکت داخلی نیز اقدام به طراحی و تولید چاپگرهای زیستی کرده‌اند و تا به حال چندین چاپگر زیستی به فروش رفته است. این در حالی است که تعداد از محققین دانشگاهی نمونه‌هایی آزمایشگاهی را برای پژوهش‌های خود طراحی کرده و ساخته‌اند. بر این اساس هم اکنون بیش از 13 دستگاه تجاری و آزمایشگاهی در اختیار محققین و توسعه‌دهندگان بافت‌های نوین انسانی قرار دارد.

    برای رسیدن به یک چاپ مناسب در این روش، اجزای مختلفی باید در هماهنگی با یگدیگر فراهم شوند. یکی از مهمترین و حیاتی‌ترین اجزا در چاپ زیستی، جوهرهای زیستی می‌باشند. جوهرهای زیستی عبارتند از موادی با قابلیت چاپ شدن توسط چاپگرهای زیستی و همچنین تقلید ساختار ماتریس خارج سلولی در جهت افزایش اتصال، رشد و تمایز سلول‌های زنده. به همین دلیل، توسعه‌ی جوهرهای زیستی متفاوت با قابلیت‌های اختصاصی از اهمیت بالایی برخوردار است. در همین راستا، مرکز راهبردی فناوری‌های همگرا مهرماه سال جاری اقدام به برگزاری چالش جوهرهای زیستی کرده است. این چالش با هدف سازماندهی و تجاری‌سازی دستاوردهای محققین داخلی برگزار شد. هم اکنون 10 تیم‌ منتخب در حال ارزیابی فنی هستند. تیم‌ها پیشنهادهای خود را برای 5 نوع جوهر ارائه کرده‌اند. اطلاعات بیشتر در مورد چالش جوهرهای زیستی اینجا است.

    پوست و استخوان از اولین بافت‌هایی به شمار می‌آیند که محققین داخلی با توجه به میزان کاربرد، نیاز و اهمیت آنها پژوهش‌های بسیاری در این حوزه انجام داده‌اند و البته محصولات تجاری قابل اعتنایی نیز در بازار جهانی وجود دارد. از این رو، مرکز راهبردی فناوری‌های همگرا مسابقه‌ای با عنوان "توسعه چاپ بافت‌های انسانی"، با هدف توسعه تجاری پژوهش‌های دانشگاهیان و محققان برگزار می‌کند. برگزارکنندگان این مسابقه علاوه بر تمرکزی که بر توسعه بافت‌های انسانی به منظور جذب سرمایه‌گذار، اخذ مجوزهای ضروری و تولید انبوه دارد، به دنبال تقویت محققان و شرکت‌های فعال در توسعه فناوری‌های توسعه بافت‌های زیستی با محوریت چاپگرهای زیستی، شناسایی و ایجاد تیم‌هایی از اعضای هیئت علمی، پژوهشگران و دانشجویان دانشگاه‌ها و پژوهشگاه‌های دارای پتانسیل و علاقه‌مند در این حوزه، و همچنین ایجاد ارتباط بین افراد محقق و شرکت‌های مرتبط و جامعه متخصصان پزشکی است.

    شایان ذکر است، کلیه حقوق مادی و معنوی طرح‌ها و پیشنهادی‌های ارسالی برای شرکت‌کنندگان در مسابقه محفوظ است و برگزارکننده تنها به ارزیابی فنی و عملکردی نمونه‌های آزمایشگاهی چاپ شده توسط تیم‌های شرکت‌کننده می پردازد. 

    در نهایت بعد از برگزاری این مسابقه، در جهت توانمندسازی تیم‌های موفق شناسایی شده در راستای انجام هرچه بیشتر تحقیقات در این زمینه و کاربردی‌سازی آن‌ها، اقدامات و حمایت‌های مادی و معنوی لازم به عمل خواهد آمد. لازم به ذکر است که در صورت ارائه بافت مناسب چاپ شده توسط گروه‌های تخصصی، تلاش می‌شود تا طرح‌های برگزیده به سرمایه‌گذاران به منظور تجاری‌سازی معرفی گردد.

     

    تعریف مساله

     

    تمرکز این مسابقه، توسعه بافت پوست و استخوان است. لازم به ذکر است که توسعه این بافت‌ها فقط باید از طریق فناوری چاپ سه بعدی زیستی انجام شود. موارد بیان شده در جدول زیر شرایط عمومی شرکت‌کنندگان است که باید برای ورود به مسابقه رعایت شود. همچنین صورت مسئله مسابقه برای بافت پوست و استخوان به طور جداگانه آورده شده است.

    به طور خلاصه، هر گروه بعد از احراز شرایط عمومی باید بتواند نمونه‌ای را توسعه دهد که کاملا آزمایش‌های مربوط به بافت مورد نظر را با موفقیت پشت سر بگذارد و برای تجاری‌سازی آمادگی کافی را داشته باشد.

     

    شرایط عمومی

    گروه­‌های شرکت‌کننده باید متشکل از:

    1. یک مهندس (مواد، شیمی، مکانیک و ...) یا فردی مسلط به جوهرهای زیستی و فرایند چاپ (رزمه کاری و تحقیقاتی افراد، عضویت در گروه‌های تحقیقاتی و تأیید افراد معتبر نشان دهنده این توانمندی است.) 
    2. فردی با تجربه تحقیقاتی در زمینه توسعه بافت­‌های زیستی (به طور تخصصی مرتبط با پوست یا استخوان وابسته نوع بافت انتخابی)

    باشد. 

    • در هر گروه باید یک پزشک جراح با تخصص ترمیم زخم (برای بافت پوست) و یک جراح اورتوپدی (برای بافت استخوان) به صورت مشاور گروه فعالیت داشته باشد.
    • همچنین هر گروه باید چاپگر زیستی مختص به خود و در اختیار داشته باشد. در صورتی که گروهی این تجهیز را در اختیار ندارد (خریداری نکرده و یا برای خود نساخته است)، باید شرکت، فرد یا گروهی که این تجهیز را در اختیار دارد را به عنوان عضوی از گروه پیشنهاد دهنده طرح معرفی کند.  
    • تمامی گروه‌ها باید تفاهم‌نامه همکاری بین اعضاء گروه خود را امضاء کرده و تصویری از آن را برای برگزارکننده ارسال کنند. همچنین نسخه مکتوب و چاپی این تفاهم‌نامه را در روز داوری حضوری به همراه خود بیاورند.
    • تمامی مواد معرفی شده برای چاپ بافت باید مورد تایید FDA باشند و مستندات آن به هنگام ثبت‌­نام در مسابقه باید بارگزاری شود.
    • هر گروه به هنگام ثبت‌­نام باید دارای نمونه اولیه باشد؛ بدین معنا که با توجه به نوع بافت، جوهری با قابلیت چاپ با شرایط مناسب برای رشد سلول داشته باشد. در صورت وجود مشخصات تجاری مواد مورد استفاده و نتایج سلولی (in vitro و in vivo) در هنگام ثبت‌نام امتیاز مثبت برای گروه پیشنهاددهنده در نظر گرفته می­‌‌شود.
    • هر گروه باید فرم پیشنهاد طرح توسعه بافت (پوست یا استخوان) را تکمیل کند.
    صورت مسئله برای بافت پوست

    پوست پیشنهادی باید دولایه باشد. قسمت درمی و اپیدرمی

     

    هر دو قسمت باید دارای ساختاری مشابه با بافت اصلی پوست داشته باشد.

     

    در قسمت اپیدرمی، مواد مورد استفاده از جنس کراتین و کلاژن (و یا مواد مشابه) و حاوی سلول­‌های کراتینوسایت باشند. ایجاد ساختار لایه­‌ای در قسمت اپیدرمی (مثلا حاوی stratum corneum) امتیاز مثبت دارد.

     

    در قسمت درمی، مواد مورد استفاده از جنس کلاژن نوع اول (و یا مواد مشابه) و حاوی سلول­‌های فیبروبلاست باشد.

     

    وجود skin appendages نظیر sweat glands و مو امتیاز مثبت دارد.

     معیارهای ارزیابی بافت پوست

    استحکام مکانیکی (استحکام به میزانی که در هنگام حمل‌ونقل و استفاده در شرایط واقعی ساختار خود را از دست نداده و تخریب نشود.)

     

    وجود خواص ضد باکتریایی

     

    زیست تخریب‌پذیری (این آزمون حداقل برای مدت سه هفته انجام می‌شود.)

     

    موفقیت در آزمون‌­های in-vitro

     

    موفقیت در آزمون‌های in-vivo

    صورت مسئله برای بافت استخوان

    استخوان پیشنهادی باید استحکام بالایی داشته باشد. معیار استحکام مقایسه‌ای است. حداقل مدول یانگ باید Gpa 10 باشد.

     

    میزان تخلخل در بازه 30-70 درصد مورد پذیرش است.

     

    اندازه تخلخل‌ها در بازه 500-1000 μm مورد پذیرش است.

    معیارهای ارزیابی بافت استخوان

    آزمون فشار برای اندازه‌گیری استحکام مکانیکی

     

    آزمون اندازه‌گیری درصد تخلخل

     

    اندازه‌گیری اندازه تخلخل‌ها

     

    موفقیت در آزمایش­‌های in-vitro

     

    موفقیت در آزمایش­‌های in-vivo

     

    ملاحظات

     

    گروه‌های شرکت‌کننده‌ای که در مسابقه ثبت‌نام کرده‌اند بعد از پذیرش باید نمونه اولیه خود را تحویل دهند. این نمونه در حضور ناظر مسابقه در محل شرکت‌کننده توسط گروه پیشنهاددهنده چاپ شده و تحویل ناظر می‌شود. هزینه تهیه جوهر و چاپ نمونه اولیه بر عهده گروه شرکت‌کننده است.  

    بعد چاپ نمونه اولیه و در صورت قابل قبول بودن توانمندی چاپ گروه شرکت‌کننده و نتایج آزمون‌هایی که بر نمونه اولیه انجام می‌شود، گروه وارد مرحله انجام آزمون‌های in vtiro می‌شود. 

    گروه‌هایی که وارد مرحله in vitro می‌شود، گرنت تهیه جوهر در اختیار آنها قرار داده می‌شود. انجام چاپ نمونه‌های مرحله in vitro بر عهده شرکت‌کننده است و ناظر در محل شرکت‌کننده نمونه مورد نظر را بعد از چاپ توسط گروه شرکت‌کننده تحویل می‌گیرد و نمونه‌ها را برای انجام آزمون‌های in vitro ارسال می‌کند. هزینه انجام آزمون‌های in vitro بر عهده برگزارکننده مسابقه است. شایان ذکر است آزمون‌ها در آزمایشگاه‌های همکار وزارت بهداشت انجام می‌شود.

    بعد از پذیرفته شدن گروه‌ها برای ورود به مرحله آزمون‌ها in vivo، به گروه گرنت تهیه جوهر تخصیص داده می‌شود. در این مرحله نیز ناظر در محل شرکت‌کننده نمونه مورد نظر را بعد از چاپ توسط گروه شرکت‌کننده تحویل می‌گیرد و نمونه‌ها را برای انجام آزمون‌های in vivo ارسال می‌کند. در این مرحله نیز آزمون‌ها توسط آزمایشگاه همکار وزارت بهداشت انجام می‌شود.