برافراشتن پرچم ایران بر قله چاپ سه‌بعدی زیستی جهان / دستاورد بزرگ کشور در تولید ایمپلنت‌های جاذب استخوانی

گروه اجتماعی خبرگزاری تسنیم، علی اصغر اصولی؛ در سال‌های اخیر، ایران در مسیر توسعه فناوری‌های پیشرفته گام‌های بلندی برداشته، اما شاید کمتر کسی تصور می‌کرد روزی نام یک شرکت دانش‌بنیان ایرانی در فهرست شرکت‌های فعال در حوزه پرینت سه‌بعدی زیستی قرار گیرد؛ حوزه‌ای که در لبه علم پزشکی و مهندسی قرار دارد و تنها چند کشور جهان توان دستیابی به آن را دارند.

حالا یک تیم جوان و دانش‌بنیان ایرانی موفق شده‌اند نه‌تنها نمونه داخلی این فناوری را توسعه دهند، بلکه مجوز رسمی وزارت بهداشت را برای کاربرد آن در ترمیم استخوان‌های فک و جمجمه نیز کسب کنند؛ موفقیتی بی‌سابقه که در آینده نزدیک می‌تواند تحولی در درمان بیماران ایجاد کند.

این دستاورد، حاصل سال‌ها تحقیق، شکست، تلاش بی‌وقفه و اعتماد به توان علمی داخلی است؛ مسیری که از یک ایده ساده در مرکز رشد دانشگاه صنعتی شریف آغاز شد و امروز به یک محصول قابل استفاده در جراحی‌های پیچیده رسیده است.

دستگاه‌های ساخته‌شده توسط این تیم، اکنون در بیش از 50 مرکز دانشگاهی کشور مورد استفاده قرار گرفته‌اند و حتی همکاری‌های بین‌المللی در حوزه مواد زیستی پرینت‌شونده با شرکت‌های معتبر جهانی نیز آغاز شده است. اما آنچه این پروژه را متمایز می‌کند، عبور از مرحله آزمایشگاهی به فاز بالینی است؛ نقطه‌ای که بسیاری از پروژه‌ها هرگز به آن نمی‌رسند.

به همین بهانه، به سراغ دکتر مجید حاجی حسینعلی؛ بنیان‌گذار شرکت دانش‌بنیان امیدآفرینان و پژوهشگر جوان ایرانی رفتیم تا از زبان وی، داستان این فناوری، فراز و فرودهای مسیر رشد و آینده پیش روی پرینترهای زیستی در ایران را بشنویم.

تسنیم: لطفاً در ابتدا خودتان و شرکت دانش‌بنیان خودتان را معرفی کنید؟

مجموعه دانش‌بنیان ما از سال 1395 شکل گرفت. ما در مرکز رشد دانشگاه صنعتی شریف، فعالیت خود را با محوریت ایده ساخت پرینتر سه‌بعدی زیستی آغاز کردیم؛ دستگاهی که بتواند سلول‌ها و مواد زیستی را پرینت کند.

در ابتدا ایده را در قالب یک طرح اولیه به شتاب‌دهنده ارائه کردیم. حتی با دانشگاه شهید بهشتی نیز یک قرارداد اولیه بستیم که به دلیل عدم تأمین پیش‌پرداخت، عملیاتی نشد. به همین دلیل تصمیم گرفتیم مسیر را خودمان ادامه دهیم. تیم ما سه نفر بود: از رشته‌های مکانیک و شیمی. با انگیزه زیاد و با تکیه بر منابع مالی شخصی، موفق شدیم نمونه اولیه‌ای از پرینتر سه‌بعدی را بسازیم.

نخستین نمونه دستگاه با حمایت ستاد نانو در یکی از نمایشگاه‌ها شرکت داده شد. وقتی اعلام کردیم این دستگاه را در ایران ساخته‌ایم، بسیاری باور نمی‌کردند چرا که نمونه خارجی آن حدود 200 هزار دلار قیمت داشت و 5 تا 6 شرکت در دنیا بر روی این موضوع کار می‌کردند. حتی برخی که تجربه کار در دانشگاه‌های هاروارد و MIT را داشتند، می‌گفتند این کار در ایران امکان‌پذیر نیست.

.

تسنیم: با توجه به اینکه در ابتدای مسیر، بسیاری باور نداشتند ساخت پرینتر زیستی در ایران ممکن باشد، چه چالش‌ها و تردیدهایی را پشت سر گذاشتید و مهم‌ترین نقطه عطف شکل‌گیری محصول شما چه بود؟

در سال 1397 خدمات‌رسانی با همان دستگاه نمونه را آغاز کردیم. یکی از دانشجویان که در هلند با چنین فناوری‌ای آشنا شده بود و بعد از اتمام فرصت مطالعاتی به ایران بازگشته بود، نخستین فردی بود که از خدمات ما استفاده کرد. به‌تدریج چند نمونه دیگر نیز ساختیم و در دانشگاه تهران ارائه دادیم.

در ادامه با یکی از اساتید جوان دانشگاه علوم پزشکی تهران آشنا شدیم که دوره فرصت مطالعاتی خود را در دانشگاه هاروارد گذرانده بود و با دکتر خادم‌الحسینی، یکی از پژوهشگران مطرح حوزه پرینترهای زیستی، همکاری کرده بود. وی به ما گفت علاقه‌مند است دستگاه ما را برای تحقیقات دانشگاهی خریداری کند، اما چون استاد جوانی است، بودجه‌ای در اختیار ندارد.

تسنیم: فروش دستگاه شما به دانشگاه‌ها از چه زمانی شروع شد و چه تجربه‌هایی از بازار تحقیقات دانشگاهی ایران به دست آوردید؟

در نهایت، در تاریخ 29 اسفند 1397، این استاد با استفاده از باقی‌مانده بودجه دانشگاه، پیش‌پرداخت خرید دستگاه را واریز کرد و ما از فروردین 1398 فرآیند ساخت اولین دستگاه سفارشی را آغاز کردیم. این دستگاه عملاً اولین رفرنس ما شد و نشان داد که پرینتر زیستی در ایران قابل ساخت و بهره‌برداری است.

در سال‌های 1398 و 1399، فروش دستگاه‌ها به مراکز دانشگاه‌ها را شروع کردیم و تا امروز 50 دستگاه را فروختیم. با حمایت‌های اولیه از سمت دانشگاه شریف و حضور در نمایشگاه‌ها، به تدریج شناخته شدیم. اما به این نتیجه رسیدیم که بازار دانشگاه‌ها بازار کوچکی است، چون هم خریداران دولتی هستند و هم به سرعت اشباع می‌شوند.

در روزهای اولیه که در شتاب‌دهنده فعالیت می‌کردند، با بیش از 40 پژوهشگر و متخصص در مصاحبه‌ها به این نتیجه رسیدند که بازار تحقیقات دانشگاهی ظرفیت محدودی دارد.

.

تسنیم: ماجرای همکاری بین‌المللی شما در حوزه مواد زیستی قابل پرینت چگونه بود و ورود این فناوری به ایران چه دستاوردهایی به همراه داشت؟

ما با یکی از ایرانیان مقیم خارج از کشور که در حوزه مواد زیستی پرینت‌شونده فعال بود آشنا شدیم. این فرد که با شرکت‌های شیمیایی بین‌المللی مانند سیگما همکاری داشت، با دیدن دستگاه ما در کنفرانسی در دانشگاه شریف، علاقه‌مند شد. وی گفت سه نوع ماده زیستی دارد که در آمریکا ثبت اختراع شده‌اند و مشکلی برای انتقال فناوری به ایران نیست.

وی از ما خواست تا فیلمی از پرینت موفق این مواد در دستگاه خود تهیه کنیم. پس از ارسال فیلم، به ما اعتماد کرد و مواد را برای ما فرستاد. ما نیز موفق شدیم آن‌ها را پرینت کنیم. انتقال تکنولوژی انجام شد و این سه ماده (جوهر زیستی) برای کاربرد در حوزه پوست و غضروف وارد کشور شدند. ما اولین و تنها شرکت دانش‌بنیانی هستیم که در این حوزه فعالیت می‌کند.

هرچند این مواد در حال حاضر صرفاً برای تحقیقات علمی کاربرد دارند و هنوز امکان پیوند در بدن بیمار را ندارند، اما تلاش کردیم با بازاریابی، مسیر تجاری‌سازی را پیدا کنیم. یکی از دستاوردهای جهانی این حوزه که توسط 2 شرکت انجام شده است تولید بافت استخوانی توسط این دستگاه‌هاست؛ بافتی که به مرور به استخوان واقعی بدن بیمار تبدیل می‌شود و به‌عنوان ایمپلنت جذبی (غیرفلزی) مورد استفاده قرار می‌گیرد.

.

تسنیم: کاربرد عملی این تکنولوژی در بازسازی استخوان فک و جمجمه چگونه است و چه مجوزهایی اخذ کرده‌اید؟

ما وقتی از پرینت سلول صحبت می‌کنیم، باید بدانیم که در حال حاضر محصولاتی که صرفاً با سلول زنده پرینت شده باشند و مجوز بالینی گرفته باشند، در دنیا وجود ندارند. در واقع، آنچه ما در حال حاضر پرینت می‌کنیم، داربستی است که «زیست‌فعال» است. یعنی از موادی ساخته شده که بدن فرد به‌خوبی آن را می‌شناسد و سلول‌های بدن وارد حفره‌های این داربست می‌شوند، ماده را جذب می‌کنند و به‌جای آن، استخوان طبیعی می‌سازند.

این ماده سفیدرنگ که در داربست استفاده می‌شود، به‌تدریج در بدن حل می‌شود و جای خود را به بافت استخوانی می‌دهد. مواد مورد استفاده در این فناوری از نوع هیدروژل‌های زیستی، پلیمرهای زیستی و سرامیک‌های زیست‌سازگار هستند؛ موادی که بدن انسان با آن‌ها بیگانه نیست و آن‌ها را پس نمی‌زند.

در کارهای تحقیقاتی خود، سلول را پرینت می‌کنیم، اما این سلول‌ها هنوز قابلیت بالینی ندارند. این فرایند پیچیدگی‌های فنی زیادی دارد؛ از جمله اینکه باید سلول فرد را از بدن خارج کنیم، آن را کشت دهیم و سپس مجدد به بدن بازگردانیم.

در ایران نیز پژوهشکده‌ها و پژوهشگاه‌هایی اقدام به چنین فعالیت‌هایی کرده‌اند، اما متأسفانه در اغلب موارد، این اقدامات منجر به بروز سرطان شده است.

در حال حاضر در دنیا محصولی که با استفاده از سلول پرینت شده باشد و مجوز مصرف بالینی دریافت کرده باشد، وجود ندارد. تنها یک مورد در زمینه کبد انجام شده که در آن بخشی از کبد پرینت گرفته شده و جای‌گذاری شده است. همچنین در ناحیه لاله گوش نیز پرینتی انجام شده، اما آن نیز بدون استفاده از سلول بوده است

ماده اولیه در پرینت زیستی، زیستی‌محور است و شامل هیدروژل‌ها و پلیمرهای زیستی می‌شود؛ موادی که بدن با آن‌ها آشنایی دارد و می‌توانند محیطی مناسب برای رشد بافت هدف فراهم کنند. ما در تحقیقات خود از ماده‌ای خاص استفاده می‌کنیم که برای بافت استخوان مناسب است. اما با این ماده نمی‌توان بافت‌هایی مانند غضروف یا پوست را تولید کرد.

تحقیقات ما در این زمینه از سال 1400 آغاز شد و از سال 1401 به‌طور جدی وارد فاز تحقیق و توسعه شدیم

در ابتدای مسیر، کمتر کسی باور داشت که این پروژه به نتیجه برسد. اما پس از انتشار مقالات علمی، نگاه‌ها تغییر کرد و باور عمومی نسبت به امکان‌پذیر بودن این کار افزایش یافت. البته همچنان تأکید می‌کنم که پرینت سلولی در آزمایشگاه ما انجام می‌شود اما فعلاً تنها در سطح تحقیقات کاربرد دارد و وارد مرحله بالینی نشده است.

در نهایت از اوایل سال 1401 وارد فاز اخذ مجوز از وزارت بهداشت شدیم. رایزنی با اداره کل تجهیزات پزشکی انجام گرفت و در بهمن ماه 1403 بود که موفق به دریافت مجوز برای این محصول شدیم.

این محصول در حال حاضر در حوزه فک، صورت و جمجمه کاربرد دارد. برای مثال، در افرادی که بر اثر تومور یا تصادف دچار تخریب بخشی از فک می‌شوند یا افرادی که از بدو تولد دارای ناهنجاری‌هایی مانند لب‌شکری یا عدم تقارن صورت هستند، می‌توان از این داربست زیست‌فعال استفاده کرد.

درباره کاربرد این فناوری در جراحی فک یک مثالی میزنم: فرض کنید بخشی از فک فرد به دلیل تومور برداشته می‌شود. روش مرسوم این است که ایمپلنتی از جنس تیتانیوم در بدن قرار می‌دهند و پس از مدتی که استخوان طبیعی زیر آن شکل گرفت، باید آن ماده مصنوعی را طی یک جراحی دیگر خارج کنند. سپس بیمار باید عمل ایمپلنت دندانی انجام دهد. این فرآیند چندمرحله‌ای، هم پرهزینه است و هم برای بیمار دردآور.

اما با استفاده از داربست زیست‌فعال ما، تنها با یک عمل جراحی، ماده‌ای وارد بدن می‌شود که خودش به‌تدریج جذب می‌شود و جایش را استخوان طبیعی می‌گیرد. بنابراین نیازی به جراحی دوم نیست و کل فرایند ساده‌تر و کم‌هزینه‌تر می‌شود.

.

در حوزه جمجمه (کرانیوم) نیز تاکنون برای بازسازی استخوان از قطعات تیتانیومی استفاده می‌شد. اما این قطعات فلزی مشکلات زیادی دارند: بیمار دیگر نمی‌تواند MRI یا CT اسکن انجام دهد، چون فلز مانع عبور امواج می‌شود و پشت آن دیده نمی‌شود. در نتیجه، اگر مغز بیمار همچنان آسیب‌دیده باشد، پزشک قادر به انجام درمان‌های بعدی نخواهد بود. حتی در برخی موارد، چون امکان درمان مناسب وجود ندارد، ناحیه آسیب‌دیده برای مدت طولانی خالی می‌ماند و این خطرات زیادی برای بیمار به همراه دارد.

فلز همچنین موجب تحریک اعصاب می‌شود و برخی بیماران در برابر گرما و سرما دچار تشنج می‌شوند. ما با استفاده از ماده زیست‌فعال خود، این مشکلات را برطرف کرده‌ایم. این فناوری برای پزشکان بسیار جذاب بوده است، چون تاکنون هیچ محصولی وجود نداشت که بتواند در بدن قرار بگیرد و بعد از مدتی به استخوان واقعی تبدیل شود.

در جلسه‌ای که با برخی متخصصان داشتیم، درباره شکستگی‌های تیغه بینی صحبت شد. در حال حاضر هیچ راهکار مؤثری برای بازسازی تیغه بینی وجود ندارد؛ استفاده از تیتانیوم هم در این قسمت ممکن نیست. پزشکان از امکان استفاده از داربست زیستی ما در این ناحیه بسیار استقبال کردند.

در حال حاضر در دنیا چند پروژه آزمایشی برای پرینت بدون سلول لاله گوش در حال اجراست، ولی هنوز محصولی که به تأیید نهایی رسیده باشد، وجود ندارد. حتی در بخش‌هایی مثل کبد، کارهایی انجام شده اما همچنان در مرحله تحقیقاتی هستند. بنابراین، پرینت زیستی بدون سلول، فعلاً کاربردی‌تر و مجازتر است.

مواد مورد استفاده در این پروژه به‌طور کامل سنتزی هستند. برخلاف برخی روش‌ها که در آن‌ها مواد مورد نیاز از بدن خود فرد استخراج می‌شود، در این پروژه از ترکیباتی استفاده شده که پایه آن‌ها مواد معدنی موجود در ساختار استخوان انسان است. استخوان یک بافت زنده محسوب می‌شود و دارای سلول است، اما بخش عمده آن را مواد معدنی فاقد سلول تشکیل می‌دهند که عمدتاً مبتنی بر ترکیبات کلسیمی هستند. ترکیب مواد به‌کاررفته در این پروژه نیز از همین ساختار الهام گرفته شده و شامل پایه‌های کلسیمی و مواد پلیمری است. این مواد به‌طور کامل سنتزی‌اند.

در حال حاضر، برای بازسازی استخوان، از استخوان جسد یا استخوان خود فرد استفاده می‌شود. در بعضی از موارد، با جراحی استخوان جسد را جدا کرده و به ناحیه مورد نظر پیوند می‌زنند. طبق آمار رسمی، احتمال انتقال بیماری از استخوان جسد به فرد گیرنده حدود 12 درصد است.

یکی از چالش‌های مهم ما، متقاعد کردن پزشکان برای استفاده از این تکنولوژی بود. پزشکان با احتیاط زیادی به آن نگاه می‌کنند، اما خوشحالیم که با پزشکان دانشگاهی همکاری می‌کنیم.

تسنیم: نمونه‌های خاصی از موفقیت بالینی این فناوری داشته‌اید؟

بیمار خانمی داشتیم که در تصادف، استخوان زیر چشمش شکسته بود و چشمش پایین افتاده بود و دچار دوبینی شده بود. با استفاده از این محصول، ساختار جمجمه او بازسازی شد و چشم در موقعیت درست قرار گرفت. این عمل در بیمارستان سینای دانشگاه علوم پزشکی تهران انجام شد و موفقیت‌آمیز بود.

همچنین بیماری داشتیم که حفره چشمش آسیب دیده بود و استفاده از تیتانیوم باعث آسیب به عصب چشم شده بود که مجبور شدیم این تیتانیوم را خارج کنیم چراکه تیتانیوم ریسک‌های بالایی دارد اما با استفاده از محصول ما، خطر جراحی کاهش یافت.

به گزارش تسنیم، با دستیابی مهندسان پزشکی کشور به فناوری بومی‌سازی ایمپلنت‌های جاذب استخوانی، ایران اکنون در میان سه کشور برتر جهان صاحب این فناوری پیشرفته قرار گرفته است. این دستاورد برای نخستین بار با حمایت معاونت علمی و فناوری ریاست‌جمهوری و ستاد توسعه فناوری نانو در یک شرکت دانش‌بنیان ایرانی محقق شد. ایمپلنت‌های تولیدشده از جنس مواد معدنی مشابه ترکیبات استخوان انسان، زیست‌سازگاری بالایی دارند و طی 18 تا 24 ماه پس از کاشت در بدن، به‌طور کامل جذب بافت استخوانی می‌شوند.

توسعه این محصولات بر پایه تلفیقی از فناوری پرینت سه‌بعدی و دانش پزشکی صورت گرفته است. تیم متخصصان ایرانی به رهبری دکتر حاجی حسینعلی موفق شده‌اند با تصویربرداری پزشکی دقیق و طراحی اختصاصی، بافت استخوانی مورد نیاز برای بیماران دارای نقص استخوان فک، صورت یا جمجمه را به‌صورت اختصاصی پرینت و جایگزین کنند.

تجربه موفق استفاده از این ایمپلنت‌ها در بیماران، به‌ویژه در بازسازی استخوان کف چشم و صورت، نشان داده که این فناوری ضمن رفع چالش‌های ایمپلنت‌های فلزی مانند التهاب، پس‌زدگی و اختلال در تصویربرداری، تحولی مهم را در درمان بیماران رقم زده است.

به مدد داخلی‌سازی کامل زنجیره ساخت، از طراحی دستگاه تا تولید مواد اولیه و ساخت ایمپلنت در شرایط استریل، قیمت این محصولات دانش‌بنیان تقریباً معادل ایمپلنت‌های فلزی وارداتی تعیین شده است. برنامه‌ریزی برای توسعه فناوری و گسترش تولید انواع ایمپلنت‌های زیستی مورد نیاز بدن، از جمله برای بازسازی پوست در بیماران دیابتی، در دستور کار این مجموعه دانش‌بنیان قرار دارد و نویدبخش آینده‌ای روشن برای درمان بیماران ایرانی است.