تولید پروتیین‌ ابریشم به روش زیستی برای ترمیم پوست و استخوان

پژوهشگران ایرانی موفق شدند دو پروتیین ارزشمند موجود در ابریشم، یعنی فیبرویین و سرسین را با خلوص بالا بومی‌سازی کنند؛ محصولی که پیش‌تر از شرکت‌هایی خارجی با قیمت 300 یورو خریداری میشد.

علی آقابابایی مدیر عامل یک شرکت دانش بنیان فعال در تولید محصولات مهندسی بافت پزشکی بازساختی و دارویی در گفتگو با قطره اعلام کرد: مواد اولیه ای را تولید کرده‌ایم که علاوه بر استفاده در مهندسی بافت، در حوزه مواد اولیه دارویی همچنین در صنایع آرایشی و بهداشتی نیز کاربرد دارند. این مواد شامل پروتیین فیبرویین ابریشم، پروتیین سریکین ابریشم، هیدروکسی‌آپاتیت، اکسید کلسیم و هیدروکسید کلسیم هستند؛ مجموعه‌ای که به‌عنوان مواد اولیه تخصصی در حوزه مهندسی بافت شناخته می‌شوند.

وی افزود: علاوه بر این موارد، پروتیین فیبرویین ابریشم (که به آن سیلک فیبرویین نیز گفته می‌شود) و همچنین پروتیین سریسین ابریشم در جوان‌سازی پوست و ترمیم زخم‌ها، به‌ویژه جراحات ناشی از سوختگی، نقش مؤثری دارند و در داروهای پوستی قابل استفاده هستند.

آقابابایی در مورد عملکرد دقیق این محصولات گفت: ما ترکیبی از این مواد را که پیش‌تر به آن‌ها اشاره کردم، برای احیای استخوان مفصل خرگوش آزمایش کردیم. نتایج نشان داد که این ترکیب سرعت بسیار بالایی در ترمیم ناحیه آسیب‌دیده دارد. به این صورت که در مجموعه‌ای از آزمایش‌ها با استفاده از روش‌های استاندارد بر روی زانوی خرگوش سوراخی ایجاد کردیم و سپس این مواد را به‌صورت داربست درون حفره ایجادشده قرار دادیم. پس از آن، نتایج را با نمونه شاهد مقایسه کردیم. مشاهدات ما نشان داد که بافت به‌سرعت به سمت تشکیل غضروف پیش رفت و پس از آن، فرآیند تبدیل غضروف به استخوان نیز با سرعت قابل توجهی آغاز شد.

رویکرد سنتز سبز وجه تمایز این شرکت از سایر تولید کنندگان

مدیرعامل این شرکت دانش بنیان اظهار کرد: ما اولین تولید کننده فیبرویین و پروتیین سریسین ابریشم در ایران با نشان سیب سلامت وزارت بهداشت هستیم.اکسید کلسیم، هیدروکسید کلسیم و هیدروکسی‌آپاتیت پیش از ما نیز توسط شرکت‌های دیگر تولید شده‌اند و ما در این زمینه اولین تولیدکننده نیستیم. اما نکته‌ای که وجه تمایز ما را شکل می‌دهد این است که بیشتر تولیدکنندگان قبلی نه همه، محصولات خود را صرفاً بر پایه مواد معدنی تولید کرده‌اند. ما نیز محصولاتی با پایه معدنی داریم، اما علاوه بر آن، موفق به تولید هیدروکسی‌آپاتیت بر پایه زیستی نیز شده‌ایم. این موضوع را می‌توان به‌عنوان یک مزیت مهم و وجه تمایز اصلی در نظر گرفت.

وی در خصوص این ویژگی منحصر به فرد محصول دانش بنیان به مهر گفت: برای سه محصول معدنی یعنی اکسید کلسیم، هیدروکسید کلسیم و هیدروکسی‌آپاتیت ما از دو روش سنتز استفاده می‌کنیم: یکی سنتز شیمیایی و دیگری سنتز زیستی. نمونه‌هایی که با روش زیستی تولید شده‌اند، به دلیل داشتن پایه زیستی، از سازگاری سلولی بالاتری برخوردارند و در مقایسه با نمونه‌های شیمیایی، عملکرد بهتری در تعامل با سلول‌ها دارند. ما در حال حاضر هم محصولات با پایه شیمیایی تولید می‌کنیم و هم محصولات بیولوژیک (با پایه زیستی). نکته‌ای که باید به آن اشاره کرد این است که در محصولات با پایه شیمیایی، اگر قرار باشد در کاربردهای حساس مانند استفاده‌های پوستی یا درون‌تنی مورد استفاده قرار گیرند، ممکن است به دلیل باقی‌ماندن برخی ترکیبات شیمیایی خنثی‌نشده، خطراتی برای بدن به همراه داشته باشند. در مقابل، ما در مسیر توسعه محصولات، روش سنتز سبز را نیز به‌کار گرفته‌ایم. تأکید می‌کنم که علاوه بر تولید محصولات مشابه موجود در بازار، توانسته‌ایم نسخه‌ای از این محصولات را با استفاده از روش‌های زیستی و رویکرد سنتز سبز توسعه دهیم، که این خود یک گام مهم در بهبود ایمنی و کارایی محصولات محسوب می‌شود.

آقابابایی تصریح کرد: سیلک فیبرویین (Silk Fibroin) و سیلک سرسین (Silk Sericin) در واقع دو پروتیین اصلی موجود در الیاف پیله ابریشم هستند. واژه "سیلک" به معنای ابریشم است و این دو پروتیین از ترکیبات اصلی و ارزشمند موجود در آن به شمار می‌روند. استخراج، جداسازی و خالص‌سازی این پروتیین‌ها با خلوص نزدیک به صد درصد، فرآیندی بسیار دشوار و پیچیده است. از آنجا که ابریشم ماده‌ای گران‌قیمت محسوب می‌شود، پروتیین‌های فیبرویین و سرسین نیز از قیمت بالایی برخوردارند و نقش بسیار مؤثری در ارتقاء کیفیت محصولات آرایشی و بهداشتی دارند. برای نمونه، سیلک فیبرویین و سیلک سرسین توسط شرکت‌های خارجی با قیمتی بیش از 300 یورو به ازای هر گرم عرضه می‌شوند؛ رقمی که با توجه به نرخ ارز، واردات آن به کشور هزینه‌ای بیش از 30 میلیون تومان برای هر گرم در بر خواهد داشت.

وی بیان کرد: همین موضوع باعث شده بود که استفاده از این مواد در ایران بسیار محدود باشد؛ به‌ویژه در حوزه پژوهش، محققان فعال در زمینه مهندسی بافت یا شاخه‌های مشابه، به دلیل قیمت بالا و دشواری در تأمین با موانع جدی روبه‌رو بودند. خوشبختانه، ما در داخل کشور توانسته‌ایم با تکیه بر دانش بومی و پس از دو سال تحقیق و توسعه مستمر، فناوری استخراج این دو پروتیین را بومی‌سازی کنیم. آزمایش‌های انجام‌شده نشان دادند که محصول تولیدی ما نه‌تنها تمام معیارهای کیفی لازم را داراست، بلکه حتی در مقایسه با نمونه خارجی عملکرد بهتری نیز دارد.

هزینه تمام شده کمتر از 50 درصدی نمونه خارجی

مدیرعامل این شرکت دانش بنیان توضیح داد: در فرآیند تولید ما، ساختار اسیدهای آمینه تشکیل‌دهنده پروتیین‌ها به‌صورت دست‌نخورده حفظ شده‌اند و طیف گسترده‌ای از این اسیدهای آمینه در محصول نهایی وجود دارد؛ این موضوع از نظر کیفی اهمیت بالایی دارد. ما در حال حاضر تأمین‌کننده این مواد برای پژوهشگران و تولیدکنندگان هستیم. محصولات ما با قیمت بسیار مناسب به دانشگاه‌هایی مانند دانشگاه علوم پزشکی شهرکرد، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، دانشگاه اصفهان، دانشگاه شهید بهشتی، دانشگاه میبد یزد و پژوهشکده‌های مختلف عرضه شده‌اند؛ اگر این مراکز قصد داشتند مستقیماً این محصولات را وارد کنند، هر گرم به عددی حدود 30 میلیون تومان تمام می‌شد. اما ما در حال حاضر این مواد را بین 10 تا 14 میلیون تومان به ازای هر گرم عرضه می‌کنیم که این قیمت نیز بر اساس حجم خرید قابل کاهش است. یعنی هرچه حجم خرید افزایش یابد، قیمت تمام‌شده برای خریدار کمتر خواهد بود.

کاربردهای گسترده‌تر

علی آقابابایی در خصوص کابردهای این محصول نیز گفت: فیبرویین ابریشم خواص متعددی دارد. از جمله می‌توان به کاربرد آن در تولید واکس و پوشش‌های محافظ برای میوه، سبزیجات و حتی گوشت اشاره کرد. برخی شرکت‌ها از این پروتیین برای افزایش ماندگاری مواد غذایی استفاده می‌کنند. همچنین در یک شرکت هندی، بر پایه فیبرویین ابریشم، به صورت تخصصی چسب زخم و نخ بخیه قابل جذب تولید می‌شود. این نخ‌ها از منابع مختلف پروتیینی ساخته شده‌اند و در بدن جذب می‌شوند. بنابراین، فیبرویین علاوه بر کاربرد در حوزه مهندسی بافت، در زمینه‌های پزشکی و بسته‌بندی مواد غذایی نیز قابل استفاده است.