اين ايده و اختراع كه در زمينه¬ي مهندسي بافت و پزشكي بازساختي قرار دارد برمبناي ارائه¬ي يك سيستم شبيه¬سازي شده سيستم اسكلتي جهت ارائه به بيماران نيازمند به پيوند استخوان و كمك به ترميم استخوان¬هايي كه قابل بازسازي و ترميم نيست قرار گرفته است. استفاده از روش¬هاي زيست تقليد به عنوان يك اصل محوري در توسعه مواد جديد است. در اين شيوه باروش ساندويچ سازي يون ¬هاي كلسيم و فسفات بر روي بافت كه سلول¬هاي آن جهت جلوگيري از رد پيوند در دريافت كننده¬ي بافت پيوندي حذف شده¬اند قرار گرفته و ساختاري مينراله شده همراه با فاكتورهاي رشد بالقوه مجود در بافت زمينه، براي ترميم استخوان ارائه مي¬دهد.

صدمات استخواني از جمله مهمترين و بيشترين موارد آسيب ديدگي در كشور مي باشد. بازسازي استخوان در شكستگيها بخصوص در استخوانهاي دراز داراي اهميت بالايي است. يكي از مهمترين خدماتي كه نقش مهمي در التيام شكستگي دارد، نزديك كردن دو سر استخوان شكسته به هم و بي حركت نگه داشتن آن مي باشد كه در امر درمان استخوان و عدم جوش خوردگي نابجا و تسريع در التيام از اهميت ويژه اي برخوردار است. در روش هاي مرسوم براي ثابت نگهداشتن وبستن استخوان، نظير استفاده از تي- پليت ، اگرچه استخوان ومحل شكستگي در برابر استرس محافظت مي شود ولي اثرات منفي در شكل گيري استخوان دارد و گاهي اوقات در پيوند استخوان نيز ايجاد مشكلاتي مي كند.نياز به جراحي مجدد يكي ديگر از مشكلات استفاده از تي - پليت هاي امروزي است. در بعضي موارد اثرات درازمدت اين قطعات فلزي براي بدن مي تواند زيان بار باشد.از جمله عوارض قابل ذكر درد، ساييدگي ، تجمع فلزات دربافت ، ازدياد حساسيت به تيتانيوم ، تداخل با راديوتراپي و عكسبرداري ، محدوديت رشد در بچه ها ، عفونت ، حركت قطعه و ايجاد فشار ناگهاني در ناحيه ، هنگام برداشتن قطعه مي باشد . براي كاهش اين اثرات جانبي، امكان استفاده از تي – پليت هايي كه در بدن پس از زمان لازم براي ثابت نگه داشتن استخوان، تجزيه مي شوند يعني زيست تخريب پذير هستند ،مورد بررسي قرار مي گيرد. اين ايمپلنت ها به آهستگي در بدن حل مي شوند ونيازي به خارج كردن آنها نيست. ايمپلنت هاي مورد اشاره زيست سازگار بوده و مواد سازنده و يا حاصل از تجزيه آنها سمي نمي باشند و مي توانند در روند بهبودي بافت استخواني وتمايز سلول ها به سلول هاي استخواني نقش داشته باشند . در اين مطالعه ساخت ايمپلنت T-Plate زيست تخريب پذير و زيست سازگار ازجنس نانوهيدروكسي آپاتيت و پلي لاكتيد كو گليكوليد اسيد ( PLGA ) براي ثابت كردن شكستگي هاي استخواني، به دو روش ريخته گري و قالب گيري حلال مورد بررسي قرار گرفته است. PLGA ، كوپليمري متشكل از پلي لاكتيك اسيد (PLA) و پلي گلايكوليك اسيد (PGA) بوده كه بعلت انعطاف پذيري و ويژگي هاي مكانيكي براي ساختن ايمپلنت مناسب مي باشد. ماده غير آلي استفاده شده درتركيب ايمپلنت ،هيدروكسي آپاتيت است كه زيست فعال و هادي استخوان سازي بوده ، غير سمي ، غير ايمونوژنيك است و سبب چسبندگي استئوبلاست ، تمايز و تكثير آنهامي شود و رسوب مواد معدني بر روي سطح را افزايش مي دهد كه منجر به تشكيل بيشتر بافت استخواني جديد در دوره كوتاهي گرديده و بعنوان فاز تقويت كننده پليمر زمينه استفاده مي شود. براي كنترل زيست سازگار بودن كشت سلول هاي بنيادي اندومتريال بر روي آن انجام شد و نتيجه توسط ميكروسكوپ نوري و الكتروني SEM مشاهده و بررسي گرديد . مقاومت مكانيكي مطابق با استاندارد (ASTM F 451-86 ) توسط دستگاه (Roel-Amstel) اندازه گيري شد. ويژگي هاي سطحي ايمپلنت با SEM كنترل گرديد . تحقيق حاضر مشخص مي كند ايمپلنت ساخته شده مي تواند به عنوان يك بيوايمپلنت زيست تخريب پذير و سازگار با سلول هاي بنيادي آندومتريال در درمان شكستگي هاي استخواني استفاده شود. ساختن نمونه متخلخل از كامپوزيت مورد نظر ،كه مي تواند بعنوان داربست در مهندسي بافت استخوان استفاده شود ، به عنوان بخش ديگري از تحقيق ، انجام گرديد .

امروزه براي ساخت نانوذره و نيز داربست هاي فيبري سه بعدي در مهندسي بافت و نانوفناوري نياز به يك دستگاهي مي باشد كه شرايط بهينه را براي توليد ذره و فيبر فراهم نمايد، كه دستگاه مورد نظر اين شرايط را تأمين مي كند. با توجه به عدم وجود اين دستگاه و همچنين قيمت بالاي ساخت نانوذره و نيز زمان بر بودن اين كار بدون كمك گيري از دستگاه، و نيز داربست هاي توليد شده با دستگاههاي ديگر دو بعدي و زمان بر مي باشند. مخترعين براي حل اين مشكلات دستگاه حاضر را كه داراي قيمت بسيار پايين تر، حجم پايين و در زمان كوتاه محصول بيشتر را توليد مي كند را اختراع كردند.

آسيب تاندون و ليگامنت از جمله آسيب¬هاي بسيار شايع است. بيش از 800،000 نفر در هر سال به دنبال آسيب تاندون، رباط يا كپسول مفصلي به مراقبت¬هاي پزشكي نياز پيدا مي¬كنند. تاندون و رباط به دليل خونرساني كم و همچنين سلول كم در بافت خود قدرت ترميم ضعيفي دارند. روش معمول درمان آن¬ها به خصوص در آسيب شايع رباط صليبي قدامي جراحي است. با توجه به عوارض همراه با جراحي و نياز به برداشتن بافت پيوندي از ساير نقاط بدن اين روش با نارضايتي¬هايي همراه است. مهندسي بافت رويكرد نويني در ترميم اينگونه آسيب¬ها است. براي حفظ عملكرد بافت آسيب ديده دانستن نكاتي از جمله، فيزيولوژي طبيعي و عملكرد تاندون و رباط، ارتباط بين ساختار-عملكرد و ويزگي¬هاي مكانيكي رباط و تاندون ضروري هستند. در مهندسي بافت، داربست نقش به سزايي را در هدايت و حمايت عملكرد و حداكثر رشد سلول¬ها بر عهده دارد. داربست نانوفيبري الكتروريسي شده به دليل سطح زياد و مجموعه¬اي از منافذ سه بعدي مرتبط با يكديگر مي¬تواند به عنوان يك داربست مهندسي بافت ايده¬آل، چسبندگي و تكثير سلولي را فراهم سازد. از طرفي طراحي داربست مناسب براي اين بافت نيازمند در نظر گرفتن مقاومت مكانيكي مناسب است. جايگذاري موفقيت آميز اين بافت مديون تقليد مناسب از بافت طبيعي است تا انتظارات مد نظر برطرف شوند. استفاده از ابريشم بافته شده به عنوان داربست حمايتي، مقاومت مكانيكي مورد نياز براي هدف ترميم تاندون را فراهم خواهد ساخت. ابريشم، پروتئين فيبروزي است كه توسط كرم ابريشم ريسندگي مي¬شود و داراي پايداري گرمايي، انعطاف پذيري و قابليت حل شدن در بيشتر حلال¬هاي آبي و آلي مثل اسيدها است. در مطالعه پيش¬رو به منظور دست¬يابي به ويزگي¬هاي مطلوب زيستي و مكانيكي، محلول تركيبي از كلاژن- پلي¬يورتان بر روي داربست ابريشمي بافته شده الكتروريسي شده است به اين ترتيب كه ابريشم پس از صمغ¬زدايي به صورت لوله¬اي توخالي بافته شده تا حمايت مكانيكي داربست را تامين كند از طرفي پوشش كلاژن-پلي¬يورتان به عنوان تركيب بهبود دهنده سطحي بر روي داربست الكتروريسي شده¬اند. هدف از به كار¬گيري پلي¬يورتان در تركيب با كلاژن، افزايش دهنده ارتياط بين كلاژن و ابريشم بوده است.

كشت ميكروكرير يكي از انواع مدل هاي كشت سه بعدي است كه چگالي بالاي سلولي را فراهم مي كند. ميكروكريرها كره هايي معمولا به اندازه 60-300ميكرومتر هستند كه به دليل بالا بودن نسبت سطح به حجم شان، فضاي سطح و ارتباطات لازم را براي سلولها فراهم آورده و موجب گسترش و تكثير سلولي مي شوند به طوري كه مي توانند بخش زيادي از عيوب كشت دو بعدي را مرتفع سازند . به طور كلي ميكروكريرها از پليمرهاي طبيعي و سنتتيك ساخته مي شوند . يكي از انواع پليمر هاي طبيعي ؛ آگارز است كه به دليل داشتن مزايايي همچون زيست سازگاري استفاده مي شود اما داراي معايبي همچون عدم چسبندگي آن به سلول ( البته مزيت هم محسوب مي شود) و تجزيه ناپذيري نسبتا بالا است و از طرفي آلبومين نيز پروتئين پلاسمايي است كه نمي تواند به سلول و سطح ميكروسفر متصل شود . بنابر اين با توجه به اين نكته بر آن شديم تا ميكروكرير ( ميكروسفر) ها ي آگارزي ساخته و آنها را با پروتئين آلبومين اصلاح كرده و سطوح شان را تغيير دهيم. هر چند پروتين هايي همچون كلاژن و ژلاتين قبلا جهت پوشش دهي ميكروكريرها استفاده شده است كه چسبندگي خوبي را براي سلول فراهم ميكنند ولي معايبي نيز دارند. آلبومين ، پروتئيني با حداقل سميت و حداقل ايمني زايي و نيز ويژگي هاي مطلوبي است كه براي اولين بار در اين اختراع به كار گرفته شد. آلبومين مي تواند در نتيجه تيمار ملايم با اشعه ماوراء بنفش، چسبندگي سلول را بدون نياز به عوامل شلاته كننده ( پروتئازها) بر روي ميكروسفرهاي آگارز بوجود آورد. جهت بررسي از ميكروسكوپ الكتروني SEM و طيف سنجي مادون قرمز FTIR استفاده شد.

‏براي تهيه نانو ذرات فلوئورآپاتيت كه كه كاربرد گسترده اي در پزشكي به عنوان ماده جايگزين استخوان و دندان داشته و كاربردهاي ديگري نظير مواد جاذب زباله هاي اتمي، محيط متراكم در ستون كروماتوگرافي، ماده حامل بار الكتريكي، سنسور گازي، كاتاليست و مواد ميزبان در ليزرها دارد. روش رسوبي پيوسته با بهره گيري از محلول بافري طراحي شد. نتايج بدست آمده از تست هاي مشخصه يابي بر روي پودر هاي سنتز شده، تشكيل نانو ذرات خالص فلوئورآپاتيت با اندازه 1/9 ‏نانومتر را تاييد كرده و ثابت مي كند كه ذرات كروي به هم چسبيده حاصل اندازه اي بين ١٢٠٠ -٧٠ ‏نانومتر دارند. براي دستيابي به فاز آپاتيتي مطلوب، بايد pH ‏ راكتور را در محدوده بازي معيني حفظ كرد كه اين كار معمولا با افزايش عامل بازي توسط اپراتور و كنترل تغييرات لحظه اي بوسيله دستگاه pH ‏ سنج انجام مي پذيرد اين در حاليست كه در روش معرفي شده در اين اختراع نيازي به كنترل pH ‏ و دما در طول فرآيند نيست. بنابراين با استفاده از اين روش، تهيه نانو ذرات فلوئورآپاتيت ساده تر اقتصادي تر بوده و خودكفايي ملي در توليد فلوئورآپاتيت به صورت انبوه و صنعتي را ميسر مي سازد.

داربستهاي توليد شده در مهندسي بافت به روشهاي جديد جايگزين هاي درماني مفيدي جهت ترميم بافتهاي از دست رفته محسوب مي شوند. در اين اختراع به منظور كنترل و بهبود خصوصيات و استفاده بهينه از آلوگرافت ها بويژه بخشهايي كه در طي فرايند توليد محصولات آلوگرافتي بصورت قطعات كوچك، خرد شده يا پودري درآمده اند و بطور طبيعي ممكن است بعنوان دورريز خط توليد باشند، ايده اي بكار گرفته شده است. بدين صورت كه اين تركيبات بصورت پودر يا محلول در آمده و تحت شرايط مناسب، با محلول هاي پليمري (سنتزي يا طبيعي) تركيب شده و بصورت خمير يا جوهر مناسب جهت پرينت سه بعدي در مي آيند. سپس با استفاده از دستگاه پرينتر سه بعدي اكستروژني بصورت جايگزين هاي بافتي داراي شكل و هندسه خارجي و معماري داخلي دلخواه يا حتي متناسب با هندسه ضايعه ايجاد شده تبديل مي شوند. بنابراين با ايجاد تركيبي از پليمرهاي زيست سازگار شناخته شده كه داراي تاييديه سازمانهاي بهداشتي و پزشكي (نظير FDA) هستند و آلوگرافتهايي كه در حال حاضر مجوز استفاده در بالين دارند و همچنين تكنيك پرينت سه بعدي، جايگزين هاي بافتي با ساختارهاي داخلي و خارجي مطلوب براي انواع جراحي هاي ترميمي ساخته مي شود.