به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، ترمیم تارهای صوتی یکی از چالش‌های پیچیده پزشکی بازساختی محسوب می‌شود، زیرا این بافت باید هم‌زمان سه ویژگی ظریف را در خود داشته باشد: انعطاف‌پذیری مکانیکی، رسانایی صوتی مناسب و سازگاری کامل با سلول‌های بومی حنجره. سال‌ها تلاش برای یافتن ماده‌ای که بتواند این سه ویژگی را به شکلی هم‌زمان ارائه دهد ناکام مانده بود، تا اینکه گروهی از پژوهشگران موفق به توسعه سامانه‌ای ترکیبی از هیدروژل‌های آلژینات و ماتریکس خارج‌سلولی دسولولاریزه‌شده (dECM) با پیوندهای کلیکتترازین شدند. این ساختار جدید که به صورت تزریقی قابل استفاده است، نه‌تنها بافت آسیب‌دیده را پر می‌کند، بلکه رفتار مکانیکی مشابه تارهای صوتی سالم را بازآفرینی می‌کند و محیطی زیستی برای رشد سلول‌های بومی فراهم می‌آورد.

نقش پیوندهای کلیک‌تترازین در افزایش پایداری و ایمنی زیستی

ویژگی‌ای که این سامانه را از سایر هیدروژل‌های درمانی مجزا می‌کند، استفاده از واکنش‌های کلیک‌تترازین برای اتصال زنجیره‌های آلژینات و مولکول‌هایdECM است. این نوع پیوند نه‌تنها سریع و بدون تولید محصول جانبی ناخواسته انجام می‌شود، بلکه امکان کنترل دقیق سختی ژل را فراهم می‌آورد. پژوهشگران گزارش کرده‌اند که این تنظیم‌پذیری مکانیکی به آن‌ها اجازه داده تا ژل‌هایی با مدول‌ کشسانی نزدیک به تار صوتی انسان (در محدوده 100 تا 300 پاسکال) تولید کنند؛ محدوده‌ای که تا پیش از این تنها با روش‌های بسیار پیچیده و غیرقابل تزریق قابل دستیابی بود. از سوی دیگر، عدم نیاز به نور یا حرارت برای پخت ژل موجب شده است که هنگام تزریق در بافت‌های حساس، کمترین میزان التهاب یا آسیب جانبی ایجاد شود.

الهام از محیط زیستی واقعی

یکی از نقاط ضعف بیشتر هیدروژل‌های سنتتیک که برای بازسازی تار صوتی استفاده شده‌اند، عدم توانایی در تقلید از پروتئین‌ها و گلیکوزآمینوگلیکان‌های موجود در بافت واقعی است. برای جبران این مشکل، در این سامانه جدید از ماتریکس خارج‌سلولی استخراج‌شده از بافت لارنکس حیوانی استفاده شده که سپس تحت فرآیند دسولولاریزاسیون قرار گرفته است. این ماتریکس پس از تبدیل به محلول هضم‌شده، درون ساختار آلژینات تزریق شده و پس از ایجاد پیوندهای کلیکتی، شبکه‌ای سه‌بعدی با ترکیبات واقعی بافت حنجره ایجاد می‌کند. همین ویژگی سبب شده که سلول‌های فیبروبلاست و سلول‌های بنیادی مزانشیمی هنگام تماس با این هیدروژل، رفتار طبیعی‌تری نشان دهند و بیان ژن‌های مرتبط با سنتز الاستین و کلاژن نوع III به شکل قابل توجهی افزایش یابد. در یکی از پژوهش‌های هم‌راستا، گروهی از محققان از ترکیب ژلاتین متاکریلات (GelMA) با نانوذرات هیالورونیک‌اسید برای تولید هیدروژلی استفاده کردند که قابلیت کشسانی و بازگشت‌پذیری بالایی دارد. این ساختار با تابش نورUV پلیمریزه می‌شد و در مدل حیوانی توانست تا بیش از ۸۰ درصد عملکرد صوتی را پس از سه هفته بازیابی کند. در پژوهشی دیگر، سامانه‌ای بر پایه پلی‌اتیلن‌گلایکول کراس‌لینک‌شده با الاستین نوترکیب معرفی شد که امکان تزریق از طریق نیدل بسیار باریک را داشت و پس از تزریق درون بافت، در پاسخ به ارتعاشات صوتی ساختار خود را مجدداً تنظیم می‌کرد. اگرچه هر دو سامانه نتایج امیدبخشی ارائه داده‌اند، اما عدم وجود ترکیبات طبیعی ECM در آن‌ها مانع از پذیرش طولانی‌مدت در بافت شده است. همین نکته مزیت اصلی هیدروژل‌های ترکیبیdECM–alginate با پیوند کلیکتترازین را برجسته می‌کند.

تزریق آسان، بدون نیاز به جراحی باز

یکی از ضروری‌ترین نیازهای بالینی در درمان اختلالات تار صوتی، امکان تزریق ماده ترمیمی از طریق لارنژوسکوپی است تا بیمار مجبور به تحمل جراحی باز یا بیهوشی عمومی نباشد. سامانه جدید به‌طور اختصاصی برای همین هدف طراحی شده است. محلول‌های دو جزئی آن پیش از تزریق به شکل مایع پایدار هستند و تنها پس از ترکیب در محل تزریق، به سرعت و ظرف چند ثانیه ژل می‌شوند. پزشکان می‌توانند میزان ویسکوزیته پیش از ژل‌شدن را بر اساس ضخامت بافت هدف تنظیم کنند. آزمایش‌های انجام‌شده روی مدل حیوانی نشان داده که ژل تزریق‌شده در محل باقی می‌ماند و به بافت‌های اطراف نفوذ نمی‌کند، درحالی‌که به‌راحتی با تغییر شکل ناشی از ارتعاش تارهای صوتی هماهنگ می‌شود.

تطابق صوتی؛ فراتر از ترمیم ساختاری

برخلاف بسیاری از مواد پرکننده که صرفاً نقش پرکننده فیزیکی را ایفا می‌کنند، این سامانه جدید قابلیت انتقال امواج صوتی را نیز در نظر گرفته است. اندازه‌گیری‌های صورت‌گرفته با استفاده از دستگاه لیزر-داپلر نشان داده که ویژگی ویسکوالاستیک هیدروژل به گونه‌ای است که ارتعاش در فرکانس‌های گفتاری (حدود 100 تا 300 هرتز) را بدون کاهش دامنه منتقل می‌کند. در برخی از نمونه‌ها حتی مشاهده شده که امواج صوتی در اثر رزونانس داخلی ژل تقویت شده‌اند. این توانایی می‌تواند در آینده به توسعه ایمپلنت‌های صوتی کمک کند که نه‌تنها ترمیم‌کننده، بلکه تقویت‌کننده صدای بیماران پس از عمل جراحی هستند.

پاسخ ایمنی کنترل‌شده و کاهش التهاب طولانی‌مدت

یکی از نگرانی‌های رایج در استفاده از مواد تزریقی در حنجره، واکنش التهابی مزمن است که می‌تواند نه‌تنها اثر درمان را خنثی کند، بلکه به ایجاد بافت فیبروتیک منجر شود و صدای بیمار را بدتر کند. اما بررسی‌های هیستوپاتولوژیک نشان داده که این هیدروژل به‌طور حداقلی واکنش ایمنی ایجاد می‌کند و سلول‌های ایمنی پس از چند روز حضور اولیه، به‌سرعت از محل تزریق خارج می‌شوند. دلیل این رفتار، استفاده از ترکیبات طبیعیECM و عدم وجود باقی‌مانده‌های شیمیایی فعال است. بر خلاف برخی از ژل‌های پلیمری که به مرور دچار هیدرولیز ناخواسته شده و اسید تولید می‌کنند، این سامانه دارای مسیر تجزیه ملایم و بدون تغییرpH محیط است.

گامی موثر برای درمان فلج یک‌طرفه و پارگی‌های مزمن

بسیاری از بیماران مبتلا به فلج تار صوتی یا پارگی‌های ناشی از استفاده بیش از حد (مانند خوانندگان یا معلمان) نیازمند درمان‌هایی هستند که بتوانند هم ساختار و هم عملکرد تار صوتی را بازگردانند. برای این دسته از بیماران، استفاده از فیلرهای موقتی مانند اسید هیالورونیک تنها یک راهکار کوتاه‌مدت محسوب می‌شود و معمولاً پس از چند ماه نیاز به تزریق مجدد دارد. اما در آزمایش‌های انجام‌شده روی مدل‌های حیوانی با فلج یک‌طرفه، مشاهده شد که هیدروژلdECM–alginate با پیوند کلیکی نه‌تنها حجم موردنیاز را تأمین می‌کند، بلکه به‌مرور زمان خود را با ساختار بومی بافت ادغام کرده و موجب تحریک رشد عصب و بازگشت تدریجی عملکرد حرکتی شده است.

نقش یادگیری ماشینی در بهینه‌سازی فرمولاسیون ژل‌ها

در یکی از پژوهش‌های همسو، از الگوریتم‌های یادگیری ماشینی برای پیش‌بینی ویژگی‌های مکانیکی و زیستی ترکیبات مختلف هیدروژلی استفاده شد. داده‌های مربوط به مدول مکانیکی، میزان تورم، نرخ تخریب و چسبندگی سلولی به شبکه عصبی داده شد و سپس این مدل توانست ترکیباتی را پیشنهاد دهد که حتی پیش از ساخت، بهترین توازن میان پایداری و زیست‌سازگاری را داشته باشند. اگر این رویکرد با سامانه کلیکتترازین–dECM ادغام شود، می‌توان فرمول‌های شخصی‌سازی‌شده برای هر بیمار بر اساس ویژگی‌های صوتی و فیزیولوژیکی منحصربه‌فرد او تولید کرد.

گامی نزدیک‌تر به بازگرداندن صدای واقعی انسان

استفاده از هیدروژل‌های ترکیبی مبتنی بر ماتریکس طبیعی و پیوندهای هوشمند کلیکتترازین، یکی از جدی‌ترین گام‌ها برای عبور از مرحله ترمیم ظاهری به مرحله بازگرداندن عملکرد واقعی صوت است. این روش نه‌تنها بافت را پر می‌کند، بلکه با آن هماهنگ می‌شود و همراه با آن حرکت می‌کند. اگرچه مسیر تا تایید نهایی بالینی هنوز ادامه دارد، اما اکنون می‌توان با اطمینان گفت که صدای بسیاری از بیماران در آینده نه با دستگاه، بلکه با بافتی زنده و هوشمند بازخواهد گشت.

پایان مطلب./