بيومينراليزاسيون فرايندي است كه توسط انواع سلول¬ها و پروتئين¬ها از قبيل گليكوپروتئين و فسفوپروتئين ‏تنظيم و هدايت مي¬شود. استخوان¬سازي (استئوژنز) مثالي از بيومينراليزاسيون است كه مسئول تشكيل بافت ‏استخوان مي¬باشد. در اين فرايند پروتئين¬هايي نظير استئوپونتين، سيالوپروتئين و كلاژن تيپ ‏I‏ با هيدروكسي-‏آپاتيت برهمكنش مي¬دهند. اين پروتئين¬ها نقش مهمي را در هسته¬زايي، رشد و مورفولوژي بلور ايفا مي-‏نمايند. بنابراين، با استفاده از توالي پپتيدي نانوساختار كه توانايي اتصال اختصاصي به مولكول¬هاي معدني و ‏تشكيل بافت استخوان (هيدروكسي¬آپاتيت) را دارد، مي¬توان ترميم سريع، كنترل شده و هدايت شده را القا ‏نمود. در اين طرح، پپتيدي شامل 13 اسيد آمينه با الگوبرداري از پروتئين اختصاصي در ماتريكس خارج ‏سلولي بافت استخوان, استئوكلسين، به منظور تقليد مينراليزاسيون طراحي و به روش فاز جامد سنتز گرديد و ‏با تغيير گروه كربوكسيل انتهايي به گروه آميدي، تشكيل بلورهاي هيدروكسي¬آپاتيت در ‏in vitro‏ و افزايش ‏ميزان كلسيم و عامل¬هاي مربوط به استخوان¬سازي بر روي سلول¬هاي استخواني به اثبات رسيد.‏

يكي از معضلات جراحان متخصص در ترميم بافت¬هاي بدن، فقدان مقدار كافي بافت نرم است. براي رفع اين مشكل بكارگيري منبسط¬كننده بافت نرم بهترين راه حل مي¬باشد. منبسط¬كننده بافت نرم وسيله¬اي است كه جهت ايجاد انبساط در بافت نرم و يا پوست و به منظور استفاده در جراحي¬هاي پلاستيك و ترميمي، طراحي و استفاده مي¬گردد. مشكلات فني در بكارگيري منبسط كننده¬¬هاي بافت نرم شامل مواردي چون عدم كنترل¬پذيري مقدار انبساط نهايي، خواص استحكامي پايين منبسط¬كننده¬هاي بافت نرم و زيست سازگاري ضعيف آنها مي¬باشند. هدف از اين اختراع، ارائه يك محصول منبسط كننده بافت نرم با استحكام مكانيكي كافي و انبساط پذيري تحت كنترل مي¬باشد كه سازگاري مناسبي با محيط فيزيولوژيك بدن داشته باشد. در اين اختراع، پس از اتمام فاز مطالعاتي و امكان¬سنجي، به كمك انجام آزمايشات تجربي، بهترين مخلوط وزن¬هاي مولكولي مختلف پلي اتيلن گلايكول دي اكريلات جهت ساخت منبسط كنندة خود متورم شونده به منظور دستيابي به خواص مذكور، انتخاب شده و ساخته شد. سپس با انجام آزمايشات برون تني و درون تني صحت عملكرد محصول ارزيابي گرديد.

خلاصه‌اي از توصيف اختراع؛ هدف ما توليد سلول‌هاي غضروفي با بازده اي بالا با استفاده از شبيه سازي نيروهاي هيدروديناميكي و جريانات مايع مشابه بافت غضروفي بوده است. در اينجا جهت رفع مشكل رد پيوند، از سلول‌هاي بنيادي مزانشيمي مغز استخوان مشتق شده از خود بيمار استفاده كرده ايم. در زمينه استفاده از نيروهاي هيدروديناميكي و نانوالياف موازي چند لايه براي تمايزغضروفي سلول‌هاي بنيادي تاكنون تحقيق قابل توجهي در سطح جهاني انجام نشده است. از اينرو در اينجا ما بيوراكتوري طراحي كرده ايم كه قادر است در محيط كاملا استريل نيروهاي هيدروديناميكي قابل تحمل براي سلول هاي زيستي را روي سلول هاي كشت داده شده اعمال كند. ما توانستيم به وسيله بيوراكتور طراحي شده و با استفاده از پروتوكل پيشنهادي در اينجا با بازده بالا سلول هاي hBMSC جدا شده از خود بيمار را به سلول هاي chondrocyte تمايز دهيم كه اين خود رويكرد نويني را در شاخه Regenerative medicine براي درمان بيماري هاي غضروفي پيش رويمان قرار داده است. با توجه به بازده بالا توليد سلول‌هاي غضروفي در اينجا، مي توان سلول هاي غضروفي را در حجم بالاتر به روش پروتوكل ارائه شده توليد كرد و به مراكز داروئي ارائه كرد. گذشته از تمامي اين دستاوردها، بيوراكتور مشابه اي طراحي نشده كه در برابر نيروهاي هيدروديناميكي قابل تحمل براي سلول هاي زيستي كارايي داشته باشد و در عين حال با هزينه بسيار پائين، بارها بتوان از آن استفاده كرد. با توجه به كارايي بيوراكتور طراحي شده، از آن مي توان در مطالعات بررسي اثر جريان مايع يا نيروي هيدروديناميكي بر تمايز سلول هاي ديگر و با انواع داربست هاي نانوالياف نيز به كار برد.

خلاصه‌اي از توصيف اختراع؛ گرانولهاي متخلخل تيتانيومي با تخلخل بالا كه پس از اصلاح سطح الكتروشيميايي و متعاقب آن عمليات حرارتي خاصيت بيواكتيويته و زيست سازگاري آن¬ها به شكل قابل توجهي بهبود پيدا كرده است به نحوي كه گرانولها osteopromotive و osteoinductive مي باشند. با توجه به خاصيت القاي استخوان سازي و بهبود خاصيت آنتي¬باكتريال بوسيله داروي سيمواستاتين، گرانولهاي اصلاح شده توسط اين دارو بارگذاري شده. كه نتايح حاصله نشانگر ايجاد يك روش موثر براي بهبود عملكرد بيومواد فلزي و ساير مواد جايگزين استخواني مي باشد. استفاده از اين گرانولهاي متخلخل ايجاد شده در كنار ايمپلنتهاي فلزي ضمن پر كردن فضاهاي خالي كنار ايمپلنت باعث افزايش سطح تماس، جذب سلول و خون و تشكيل بافت در اطراف ايمپلنت را سرعت بخشيده كه باعث افزايش استحكام اوليه مكانيكي، رگزايي و تشكيل بافت استخواني بدون ريسك ايجاد التهاب و عفونت مي گردد كه مجموعه اين خواص در كاربردهاي كلينيكي مرتبط با بافت استخوان بسيار حائز اهميت مي باشد.