علماء ينجحون بتجديد أنسجة العظام باستخدام المجال المغناطيسي

قام علماء روس بإجراء دراسة شاملة لقدرة المواد النشطة مغناطيسيًا على التأثير على نمو الخلايا الأولية للأنسجة العظمية المزروعة. وتطور الأنسجة العظمية نفسها في المختبر تحت سيطرة مجال مغناطيسي خارجي منخفض التردد.

وأشار العلماء إلى أن الأنسجة العظمية لها خصائص كهرضغطية، أي القدرة على توليد شحنة كهربائية على سطحه استجابة للتشوه الميكانيكي. وإن المجال الكهربائي الناتج، على سبيل المثال، أثناء الحمل الميكانيكي الإيقاعي على العظام أثناء المشي. ينظم الأداء الطبيعي لخلايا هذه الأنسجة، بما في ذلك تجديد الأنسجة عند تلفها.

ولفت العلماء أنه من المثير للدهشة أن بعض البوليمرات ذات الأصل البكتيري، مثل “بولي-3-هيدروكسي بويترات”. وبوليمراتها المشتركة، لها أيضًا خصائص كهرضغطية.

وأضاف العلماء أن هذه البوليمرات متوافقة حيويًا بدرجة كبيرة مع الأنسجة المحيطة ويتم امتصاصها فيها عند زراعتها. مما يجعلها واعدة للغاية في تصميم السقالات وزراعة الأنسجة للطب التجديدي.

واستخدم العلماء “بولي 3 هيدروكسي بوتيرات” لإنشاء مادة حيوية صناعية جديدة. مع تقليد شامل ليس فقط للبنية والخصائص الفيزيائية والكيميائية للنسيج الضام. ولكن أيضًا لخصائصه الكهرضغطية.

وحصل العلماء على “بولي 3 هيدروكسي بوتيرات” بتركيبة كيميائية معينة من خلال التخليق الحيوي البكتيري الخاضع للرقابة. ومن ثم لتقليد بنية النسيج الضام، الذي يتكون من نسج من ألياف البوليمر. وتم استخدام الغزل الكهربائي لإنشاء سقالات ليفية من “بولي 3 هيدروكسي بوترات”.

وأكد العلماء أنه للحصول على سقالات نشطة مغناطيسيًا ذات تأثير كهروضغطي معزز مضاعف. تمت إضافة مواد نانوية نشطة مغناطيسيًا إلى قاعدة “بوليمر بولي-3-هيدروكسي بويترات”، جسيمات نانوية من المغنتيت ومجمعاتها مع أكسيد الجرافين. مما جعل من الممكن تشغيل وإيقاف توليد مجال كهربائي على سطح هذه المادة باستخدام مجال مغناطيسي خارجي متناوب.

وللغرض نفسه، صمم العلماء تركيبًا فريدًا لتوليد مجال مغناطيسي خارجي منخفض التردد (نحو 1 هرتز). بالإضافة إلى تركيب للتعرض الخالي من الإجهاد للمجال المغناطيسي على فئران المختبر.

وأظهرت نتائج الدراسة أن الخلايا الجذعية الوسيطة نمت بشكل أفضل بكثير على السقالات الليفية التي تحتوي على جسيمات نانوية مغناطيسية. وبشكل أكثر نشاطًا على السقالات التي تحتوي على أكسيد الجرافين، مقارنةً بالسقالات التي لا تحتوي على مواد نانوية.

واتضح أن المجال المغناطيسي منخفض التردد يحفز بشكل كبير نمو الخلايا الجذعية. في حين أن السقالات النشطة مغناطيسيا، تحت تأثير مجال مغناطيسي خارجي، قمعت نمو الخلايا الجذعية التي يسببها. والتي من المحتمل أن تكون مرتبطة بتحفيز تحولها إلى خلايا أنسجة عظمية.

وبحسب العلماء تم تأكيد هذا التأثير في التجارب التي أجريت على فئران المختبر، والتي تم زرع السقالات المطورة في عظم الفخذ. وتبين أن التأثير الكهرضغطي الناتج عن المجال المغناطيسي يؤدي إلى تحفيز تكوين أنسجة عظمية جديدة على سقالات نشطة مغناطيسيا مزروعة تحتوي على جزيئات المغنتيت النانوية ومجمعها مع أكسيد الجرافين، بحسب مجلة “scientificrussia”.

وقال الأستاذ المشارك في قسم الهندسة الحيوية أنطون بونارتسيف: “يمكن استخدام النتائج التي تم الحصول عليها في مجالات واعدة في الهندسة الحيوية مثل تطوير مواد حيوية جديدة قابلة للزراعة كضغطية لهندسة الأنسجة، وإنشاء غرسات عظمية كهرضغطية لتجديد أنسجة العظام. وإنشاء مفاعلات حيوية ذات نمو محفز بالمجال المغناطيسي للخلايا الحيوانية على ناقلات البوليمر الحيوي. وإنشاء أجهزة استشعار حيوية يتم التحكم فيها بالمجال المغناطيسي وغيرها من المجالات”.