پیوند استخوان یک روش متداول برای پر کردن حفرهها یا شکافهای استخوانهای ناشی از ضربه یا جراحی مانند برداشتن تومور است. در سراسر جهان، سالانه حدود دو میلیون پیوند استخوان در جراحی های ارتوپدی، جراحی مغز و اعصاب، جراحی پلاستیک و جراحی دندان انجام می شود.
مواد پیوند استخوان از منابع مختلفی می آیند. در این پیوند ها از گرافت اتولوگ استخوان فرد دریافت کننده پیوند، استفاده می شود. گرافت های آلوژنیک از استخوان اهدایی استفاده می کنند که در طی روش های جراحی مانند تعویض مفصل ران برداشته شده و برای استفاده در دیگران ضدعفونی شده است. استخوان زنوژنیک از استخوان غیر زنده یک گونه دیگر، معمولاً گاو یا خوک، مشتق می شود و در دمای بالا برای جلوگیری از رد ایمنی و آلودگی پردازش می شود.
به دلیل توانایی آنها در تولید استخوان جدید، پیوندهای اتولوگ و آلوژنیک امروزه به عنوان استاندارد طلایی پیوند استخوان مطرح هستند. در حالی که پیوندهای بیگانه یک جایگزین عملی هستند، نیازمند در دسترس بودن مواد اولیه مبتنی بر حیوانات دیگر هستند که هزینه زیست محیطی بالایی را به همراه داشته و نگرانی های اخلاقی ایجاد می کند. برای دستیابی به یک ماده ایمن و موثر پیوند زنوگرافت، محققان به تخم مرغ ارزان و در عین حال فراوان روی آوردند.
محققان روش جدیدی برای انحلال-رسوب برای ایجاد ذرات آمورف کلسیم فسفات (ACP) از پوسته تخم مرغ ایجاد کردند. ذرات آمورف کلسیم فسفات برای تشکیل استخوان سخت و قوی ضروری بوده و قبلاً به دلیل اجزای تشکیل دهنده آن به عنوان جایگزین استخوان استفاده می شده است.
کیانلی ما (Qianli Ma) پژوهشگر ارشد این مطالعه گفت: پوسته تخم مرغ یک ماده خام ایده آل برای سنتز مواد پیوند استخوان است زیرا حاوی مقدار زیادی کلسیم و اجزای فسفر است. علاوه بر این، برخی از عناصر کمیاب مرتبط با بازسازی استخوان، مانند منیزیم و استرانسیم نیز در پوسته تخم مرغ یافت می شوند.
او می افزاید: برای ایجاد ذرات کلسیم فسفات پوسته تخم مرغ، محققان ابتدا پوسته تخم مرغ را در دمای ۹۰۰ درجه سانتیگراد به مدت یک ساعت حرارت می دهند تا مواد آلی تجزیه شده و کربنات کلسیم به اکسید کلسیم تبدیل شود. اکسید کلسیم به آب مقطر اضافه شده و یک محلول سفید ایجاد می کند. اسید فسفریک در محلول هم زده شده و رسوب ذرات آمورف کلسیم فسفات فیلتر شده و قبل از غوطه ور شدن در نیتروژن مایع با آب مقطر شسته می شود.
محققان دریافتند که ذرات آمورف کلسیم فسفات پوسته تخم مرغ در شرایط آزمایشگاهی به طور واقعی با استئوبلاست ها یعنی سلول هایی که استخوان را می سازند، برهم کنش می دهند. علاوه بر این، آنها غیر سمی، سازگار با سیستم ایمنی و در ترویج بازسازی استخوان بودند.
هاوارد جوستین هاگن (Håvard Jostein Haugen) محقق مسئول این مطالعه، گفت: این تکنیک نوید ایجاد یک منبع نامحدود از مواد پیوند استخوانی زیست فعال و پایدار را در عین کاهش آلودگی محیطی می دهد. اسفروئیدهای استئوبلاستیک ساخته شده در این مطالعه، مدل تحقیقاتی بیومتریال کاربردی تری را ارائه کردند که منعکس کننده برهمکنش های سه بعدی بین سلول ها و مواد زیستی است.
شرح کامل این مطالعه در مجله تخصصی Smart Materials in Medicine منتشر شده است.
