Hydroxyapatite-Based Scaffold Combined with 2 Polydeoxyribonucleotide (PDRN) Promotes Bone Regeneration in 3 a Rat Calvarial Critical-Size Defect Model

जब कोई हड्डी टूटती है, तो शरीर आमतौर पर जानता है कि उसे कैसे ठीक करना है। यह उस स्थान पर कोशिकाओं को भेजता है, एक अस्थायी पुल बनाता है, और धीरे-धीरे इसे मजबूत, ठोस हड्डी में बदल देता है। लेकिन इस प्राकृतिक मरम्मत प्रणाली की एक सीमा है। यदि हड्डी का कोई हिस्सा पूरी तरह से गायब है—शायद किसी गंभीर चोट, ट्यूमर हटाने या जन्मजात दोष के कारण—तो शरीर उस खाली जगह को अपने आप नहीं भर सकता। वह स्थान खाली रह जाता है, जो केवल कोमल निशान वाले ऊतकों (स्कार टिश्यू) से भरा होता है, जिससे संरचना कमजोर और अस्थिर हो जाती है। दशकों से, सर्जन इसे रोगी के शरीर के दूसरे हिस्से से स्वस्थ हड्डी लेकर और उसे उस छेद में ग्राफ्ट करके हल करने की कोशिश कर रहे हैं। हालांकि यह काम करता है, लेकिन इसके लिए दूसरी सर्जरी की आवश्यकता होती है, डोनर साइट पर दर्द होता है, और अक्सर यह बड़े अंतराल के लिए पर्याप्त सामग्री प्रदान नहीं कर पाता है। इसने वैज्ञानिकों को सिंथेटिक विकल्पों की तलाश करने के लिए प्रेरित किया है: ऐसे पदार्थ जो एक अस्थायी मचान (स्कैफोल्ड) के रूप में कार्य कर सकें, जो शरीर की अपनी कोशिकाओं को बिना दूसरी सर्जरी के गायब हड्डी को फिर से बनाने के लिए निर्देशित कर सकें।

चुनौती एक ऐसे पदार्थ को खोजने में है जो केवल स्थान भरने से कहीं अधिक कुछ करे। एक अच्छे प्रतिस्थापन को इतना छिद्रपूर्ण होना चाहिए कि उसमें रक्त वाहिकाएं और कोशिकाएं विकसित हो सकें, और इसे रासायनिक रूप से प्राकृतिक हड्डी के समान होना चाहिए ताकि शरीर इसे स्वीकार करने के लिए प्रोत्साहित हो सके। एक आशाजनक उम्मीदवार हाइड्रोक्सीपैटाइट से बना एक सिरेमिक है, वही खनिज जो हमारी हड्डियों को उनकी कठोरता प्रदान करता है। हालांकि, अकेले सिरेमिक सख्त हो सकता है और जीवित ऊतकों के साथ जुड़ने में धीमा हो सकता है। इसमें सुधार करने के लिए, शोधकर्ताओं ने जैविक अणुओं को मिलाना शुरू कर दिया है जो संकेतों के रूप में कार्य करते हैं, जो कोशिकाओं को तेजी से बढ़ने और ऊतकों की अधिक प्रभावी ढंग से मरम्मत करने के लिए बताते हैं। ऐसा ही एक अणु पॉलीडेऑक्सीराइबोन्यूक्लियोटाइड (PDRN) है, जो डीएनए से प्राप्त एक पदार्थ है जिसे घावों को भरने और रक्त प्रवाह को उत्तेजित करने में सहायक पाया गया है। बड़ा सवाल यह था कि क्या इस जैविक संकेत को एक विशिष्ट प्रकार के बोन स्कैफोल्ड के साथ मिलाने से अकेले किसी एक के उपयोग की तुलना में बेहतर परिणाम मिलेंगे, और क्या स्कैफोल्ड की बनावट खुद मायने रखती है।

सियोल नेशनल यूनिवर्सिटी अस्पताल के शोधकर्ताओं की एक टीम ने एक नियंत्रित पशु मॉडल में विभिन्न संयोजनों का परीक्षण करके इसका उत्तर देने का प्रयास किया। उन्होंने तीस चूहों की खोपड़ी में एक सटीक, गोलाकार छेद बनाया। यह छेद इतना बड़ा था कि यह अपने आप कभी नहीं भरेगा, जो मानव रोगियों में देखे जाने वाले कठिन "क्रिटिकल-साइज़" दोषों की नकल करता है। शोधकर्ताओं ने चूहों को पांच समूहों में विभाजित किया। एक समूह को कोई उपचार नहीं दिया गया, जो एक आधार रेखा (बेसलाइन) के रूप में कार्य करता है ताकि यह दिखाया जा सके कि कुछ न करने पर क्या होता है। अन्य चार समूहों को एक सिंथेटिक बोन ग्राफ्ट दिया गया, लेकिन अलग-अलग सामग्रियों के साथ। दो समूहों को सिरेमिक सामग्री का एक ब्लॉक दिया गया, जबकि अन्य दो समूहों को कोलेजन के साथ मिश्रित सिरेमिक प्राप्त हुआ, जो एक प्रोटीन है जो हमारी हड्डियों के कोमल ढांचे का निर्माण करता है। प्रत्येक जोड़े के भीतर, एक समूह को केवल सिरेमिक मिला, और दूसरे को PDRN समाधान में भीगा हुआ सिरेमिक मिला।

आठ सप्ताह की अवधि के दौरान, शोधकर्ताओं ने देखा कि हड्डी कैसे ठीक हुई। उन्होंने यह मापने के लिए कि कितनी नई हड्डी ने छेद को भरने के लिए निर्माण किया है, उच्च-रिज़ॉल्यूशन 3D इमेजिंग का उपयोग किया। परिणामों ने समूहों के बीच एक स्पष्ट अंतर दिखाया। जिन चूहों को कोई उपचार नहीं दिया गया था, उनमें लगभग कोई नई हड्डी नहीं बनी थी, छेद मुख्य रूप से कोमल ऊतकों से भरा रहा। जिन चूहों को अकेले सिरेमिक ब्लॉक दिए गए थे, वे बेहतर थे, जिन्होंने नए स्थान के लगभग आधे हिस्से को नई हड्डी से भर दिया। जिन चूहों को PDRN के साथ मिश्रित सिरेमिक दिया गया था, वे और भी बेहतर थे, लेकिन सबसे नाटकीय सुधार उस समूह से आया जिसे PDR_N में भीगा हुआ कोलेजन युक्त सिरेमिक मिला था। इस समूह में, नई हड्डी ने दोष के लगभग तीन-चौथाई हिस्से को भर दिया, जो किसी भी अन्य समूह की तुलना में काफी अधिक था।

शोधकर्ताओं ने सूक्ष्मदर्शी के नीचे नई हड्डी की गुणवत्ता की भी जांच की। सबसे अच्छे परिणाम वाले समूह में, नई हड्डी केवल कोशिकाओं का एक यादृच्छिक समूह नहीं थी; इसने खुद को एक परिपक्व, स्तरित संरचना में व्यवस्थित किया था जो स्वस्थ वयस्क हड्डी के बहुत करीब है। यह सुझाव देता है कि कोलेजन स्कैफोल्ड और PDRN संकेत के संयोजन ने न केवल विकास को तेज किया; बल्कि इसने हड्डी को ठीक से परिपक्व होने में भी मदद की। अध्ययन में पाया गया कि स्कैफोल्ड में कोलेजन ने संभवतः प्रमुख भूमिका निभाई। जबकि अकेले सिरेमिक ब्लॉक हड्डी के विकास के लिए एक अच्छा मंच था, कोलेजन वाला संस्करण PDRN को काम करने के लिए एक बेहतर वातावरण बनाता प्रतीत हुआ। ऐसा लगता है कि कोलेजन ने जैविक संकेत को उसकी जगह बनाए रखने में मदद की और इसे उन कोशिकाओं के साथ अधिक प्रभावी ढंग से बातचीत करने की अनुमति दी जो हड्डी के पुनर्निर्माण की कोशिश कर रही थीं।

यह शोध बताता है कि हड्डी की मरम्मत के उपचार की सफलता न केवल उपयोग की जाने वाली सामग्रियों पर निर्भर करती है, बल्कि इस पर भी कि उन्हें कैसे जोड़ा गया है। केवल एक मानक स्कैफोल्ड में हीलिंग मॉलिक्यूल जोड़ना सबसे अच्छे परिणाम नहीं दे सका। इसके बजाय, कोलेजन-आधारित स्कैफोल्ड और PDRN संकेत के विशिष्ट संयोजन ने एक सहक्रियात्मक प्रभाव (synergistic effect) पैदा किया, जहाँ संपूर्ण अपने हिस्सों के योग से कहीं अधिक महान था। निष्कर्ष संकेत देते हैं कि कठिन हड्डी दोषों के लिए, एक ऐसा स्कैफोल्ड उपयोग करना जो हड्डी की प्राकृतिक प्रोटीन संरचना की नकल करता है, और विकास को उत्तेजित करने के लिए एक जैविक संकेत का उपयोग करना, रोगी के अपने शरीर से हड्डी लेने का एक शक्तिशाली विकल्प प्रदान कर सकता है। हालांकि ये परिणाम चूहों में देखे गए थे और यह पुष्टि करने के लिए कि यह मनुष्यों में कैसे काम करता है, आगे के परीक्षण की आवश्यकता होगी, यह अध्ययन बेहतर सामग्रियां डिजाइन करने के लिए एक स्पष्ट मार्ग प्रदान करता है जो शरीर को उसकी सबसे कठिन चोटों को ठीक करने में मदद कर सकें।