| مترجم : | عرفان اولیایی |
| کلید واژه : | نوار ـ زخم بندی ـ پای مارمولک ـ زخم ـ چسب ـ زیست ـ شیمیایی ـ خونریزی ـ |
| چکیده : | ممکن است روزی این چسب‌های زخم جدید الهام گرفته از ساختار پای مارمولک، در موارد اورژانسی و جراحیهای داخلی به کار گرفته شود. این چسب زخم‌ها از ترکیب ساختار نانویی، زیست تخریب‌‌پذیری و چسبندگی سطحی شیمیایی که موجب اتصال به سطوح خیس و متحرک می‌شود، بهره می‌برند. |
| منابع : | www.cell.com |
ممکن است روزی این چسب‌های زخم جدید الهام گرفته از ساختار پای مارمولک، در موارد اورژانسی و جراحیهای داخلی به کار گرفته شود. این چسب زخم‌ها از ترکیب ساختار نانویی، زیست تخریب‌‌پذیری و چسبندگی سطحی شیمیایی که موجب اتصال به سطوح خیس و متحرک می‌شود، بهره می‌برند.
مقدمه
لغت "اتاق اورژانس" اغلب موجب خطور تصویر بیماران با خونریزی‌های شدید در
ذهن می‌شود. اگرچه اخبار و رسانه‌ها موجب شکل‌گیری این‌گونه تصوری
شدهاند، اما واقعیت نیز همین است و خونریزی‌های شدید مجروحان تصادفی و
حتی جراحیهای داخلی دلایل عمده مرگ و میر هستند. هم اکنون مهدوی و
همکارانش و برخی محققان دانشگاه ام‌آی‌تی به رهبری رابرت لانگر و از
دانشگاه هاروارد نیز جفری کارپ یک نوع چسب زخم خاص را تهیه کرده‌اند (شکل
1) که پس از افزایش استحکام چسبندگی آن ممکن است در آینده برای بند‌آوردن
فوری خون این‌گونه زخم‌ها به کار رود. این چسب‌های زخم مستحکم و به اندازه
کافی الاستیک هستند تا بتوانند ضربان قلب را تحمل کنند. این محققان مانند
کار‌های پیشین در این زمینه، به طبیعت جذاب چسبندگی پای مارمولک علاقه‌مند
شدهاند.
چسب‌های الهام گرفته از ساختار پای مارمولک
شیوه‌ای که مارمولک‌ها به کمک آن به سطوح صاف می‌چسبند و روی دیوار‌های
راست و حتی گاهی برعکس راه می‌روند، جذابیت و کنجکاوی زیادی ایجاد کرده
است. در حقیقت تنها سطوح شناخته شده که پای مارمولک به آن نمی‌چسبد، سطوح
تفلنی هستند. نیرو‌هایی که مارمولک‌ها را به سطوح می‌چسباند نیروهای
واندروالس و مویینگی بین رشته‌های ظریف پای مارمولک و سطوح است. اندازه این
رشته‌ها در حدود 200 نانومتر است.
پیشتر پژوهشگران، ساختار‌های مصنوعی با الگوی نانویی الهام گرفته از پای مارمولک را رونمایی کرده بودند. آنها ردیف‌هایی از نانوستون‌ها را که مطابق با رشته‌های پای مارمولک عمل می‌کند و نیروهای واندروالس را بین ستون‌ها و سطح به وجود می‌آورند، تهیه کردند. اگرچه چسبندگی پای مارمولک‌ها به رطوبت و میزان آب خیلی حساس است، این ساختار‌های نانوستونی در محیط‌های خیس نیز عمل می‌کنند. همچنان چسبندگی به بافت‌های خیس یک چالش است.
مهدوی و همکارانش در کار‌هایشان دلیل آورده‌اند که اگر نوار‌های زخم‌بندی بتوانند به بافت بچسبند، کاربرد‌های پزشکی عمده‌ای خواهند یافت. آنها یک چسب الاستومری- پلیمری که قابلیت ارتجاعی زیادی دارد- زیست‌سازگار و زیست‌تخریب‌پذیر با مدل پای مارمولک را که حاوی مقداری ماده چسبناک است و این به چسبیدن به بافت‌های زنده و خیس کمک می‌کند، تهیه کردند. آنها توانستند چسبندگی بهبود یافته چسب زخم خود را بر روی روده خوک و موش‌های صحرایی در عمل جراحی فتق ثابت کنند. برای ساخت این مواد ترکیبی از روش‌های لیتوگرافی نانو و نرم و کمک‌های آزمایشگاه دراپر استفاده کردند (شکل 2). ابتدا، برای ساخت قالب از روش قلم‌زنی یونی انفعالی1 برای ایجاد سوراخ‌هایی در سیلیکون استفاده شد. سپس پلیمر چقرمه، الاستومری و زیست‌تخریب‌پذیر پلی(گلیسرول سباکیت اکریلات) بر روی سطح سیلیکون پیچیده و توسط پرتو یو.وی پخت شد. در نهایت این پلیمر در سوراخ‌های سیلیکون به صورت نانوستون قالب‌گیری شد. این پلیمر قبلا نشان داده بود که خواص دلخواهی از قبیل الاستیسیته، زیست‌تخریب‌پذیری و قابلیت آغشته کردن با عوامل رشد و دارو‌ها را برای کاربرد‌های متعدد بافت دارد.
برای افزایش چسبندگی، مهدوی و همکارانش از یک لایه نازک dextran اکسید شده (DXT یک ماده چسبناک بر پایه قند) با گروه‌های عاملی آلدهید (DXTA) که موجب پیوند‌های عرضی کووالانسی به بافت می‌شود، استفاده کردند. گروه‌های انتهایی آلدهید در DXTA با گروه‌های آمین موجود در پروتئین‌ها واکنش می‌دهد و گروه ایمین را به وجود می‌آورد. استفاده از پیوند کووالانسی در نوار‌های زخم‌بندی نیروی چسبندگی به بافت را دو برابر می‌کند. برای بهینه کردن شکل هندسی نانوستون‌ها (منظور ارتفاع، قطر نوک در مقابل قطر pitch و فاصله‌ها است) و حداکثر کردن چسبندگی، نویسندگان نیروهای برشی و لغزشی بر روی بافت روده خوک را برای تقلید نیروهای احتمالی تجربه شونده چسب بافت پس از جای‌گذاری در جراحی، در نظر گرفتند (شکل 3). استحکام چسبندگی برشی پای مارمولک بر روی سطوح خشک 10 N/cm2 است؛ مهدوی و همکارانش در چسب زخم خود توانستند به استحکام چسبندگی 8/4 N/cm2 بر روی بافت خیس روده برسند. این استحکام چسبندگی حتی با چسب‌های سطوح خشک بر پایه نانولوله‌های کربن، ردیف‌های میکروفیبر‌های پلی‌پروپیلن و نوار چسب‌ها قابل مقایسه است.
برای ارزیابی استحکام چسبندگی در بدن، محققان بیمارستان عمومی ماساچوست
همکاری کردند و این چسب‌های زخم را بر روی بافت شکم موش صحرایی آزمایش
کردند؛ نتیجه استحکام کاهش یافته و در حد 8/0 N/cm2 بود. نویسندگان نشان
دادند که زیست‌تخریب‌پذیری این چسب‌ها تاثیر‌پذیر از ویژگی‌های شیمیایی و
هندسی پلیمر قالب‌گیری شده است. محققان برای بارگیری این چسب‌ها با عوامل
رشد، آنتی بیوتیک‌ها و دارو‌های ضد التهاب نیز که ممکن است در بسیاری
کاربرد‌های مهم دیگر مانند بازسازی بافت به کار رود، برنامه‌ریزی کرده‌اند.
مسیر آینده
ممکن است روزی این چسب‌ها جایگزین نخ‌های بخیه در موارد اورژانسی و بسیاری
جراحی‌ها شود و زمان مورد نیاز برای عملیات را پایین بیاورد. اگرچه موانعی
برای کاربرد گسترده این نوار‌های زخم‌بندی وجود دارد. چسبندگی این نوار‌های
زخم‌بندی به اندازه کافی برای کاربرد‌های بالینی قوی نیست و بهبود آن
ضروری است.
نانوقالب‌های استفاده شده برای ساخت این چسب‌ها عمر کوتاهی دارند و ساخت آنها هم اکنون پرهزینه است. اگرچه هنگامی‌که در مقیاس وسیع تولید شوند هزینه هر چسب 5 تا 8 سانتی‌متری ممکن است در حدود 10 دلار ایالات متحده تمام شود و کاربرد‌های گسترده آن را تسهیل کند.
توانایی جالب مارمولک‌ها در بالا کشیدن از دیوار راست تنها یکی از عجایب
خلقت است. تماشای دیگر فناوری‌های الهام گرفته از طبیعت در آینده
هیجان‌انگیز خواهد بود.
پی نوشت:
1-reactive ion etching
منبع: مجله دانشمند شماره 615 دی 1393
مجله دانشمند 615 چسب زخم چسب زخم پای مارمولک