مقدمه

با توجه به کاشت روزافزون زیست‌مواد (Biomaterials) به‌طور اعم و پلیمرهای زیست‌سازگار به‌طور اخص که اغلب بیومتریال‌های  قابل کاشت در بدن را تشکیل می‌دهند، چه به‌صورت دائمی یا موقت و با عنایت به اینکه بیومتریال‌ها در تماس مستقیم با سلول‌ها، خون و بافت‌های سخت و نرم بدن قرار دارند، پی بردن به شناخت بیومتریال‌ها و همکنش و اثر متقابل آنها با بافت‌های بدن و کاربردهای آنها نقش حیاتی و مهم دارد. امروزه از مواد زیست‌سازگار در جایگزینی اندام‌ها یا تقویت اندام‌هایی که دچار ضعف عملکردی شده‌اند در حوزه مهندسی بافت و  پزشکی بازساختی (Tissue Engineering & Regenerative Medicine) و نیز سامانه‌های نوین دارورسانی(Drug Delivery Systems) استفاده می‌شود و با پیشرفت‌های سه دهه اخیر، بشر قادر شده تا به این مواد پلیمری و غیرپلیمری بی‌جان، جان تازه‌ای بخشیده و آ‌نها را جایگزین اندام‌های انسان و حیوان کند. با تعریف استانداردهای پیشرفته، خطر و ریسک استفاده از زیست‌مواد به شدت کاهش ‌یافته است.

زیست‌مواد یا  بیومتریال‌ها (Biomaterials) 

در حال حاضر مواد مصرفی در بدن را می‌توان به گروه‌های فلزات، پلیمرها، سرامیک‌ها و مواد مرکب دسته‌بندی کرد. کاربرد بیومتریال‌ها تابع و متأثر از واکنش ماده و بدن بوده و باید اساساً زیست‌سازگار باشند، به عبارت دیگر اثر محیط بدن بر ماده و اثر ماده بر بدن که نقش تعیین‌کننده‌ای در به‌کارگیری بیومتریال‌ها دارد، باید در نظر گرفته شوند. بدیهی است پژوهش در زمینه روش‌های نوین فناوری، تهیه و سنتز مواد مدیکال گرید، بیوپلیمرها، بیوسرامیک‌ها، بیوفلزها از اولویت‌های کاربردی این حوزه هستند.

بیوپلیمرها - از میان مواد مختلفی که جهت مصارف زیستی و بهداشتی به‌کار می‌روند، مواد پلیمری دارای جایگاه ویژه‌ای هستند؛ به‌طوری‌که حدود ۹۰ درصد بیومتریال‌ها پایه پلیمری دارند. پلیمرها می‌توانند طیف وسیعی از خواص فیزیکی و مکانیکی را ایجاد کنند و دارای دانسیته بسیار کمتری در مقایسه با مواد فلزی و سرامیکی هستند و خواص ماندگاری و مقاومت آنها در برابر محیط‌های بیولوژیک مطلوب است. امروزه بیوپلیمرها کاربردهای متنوعی به عنوان اعضای مصنوعی، وسایل پزشکی، وسایل کمک درمانی و تشخیص، وسایل ترمیمی، سیستم‌های هوشمند زیستی و غیره پیدا کرده‌اند. مواد بیوپلیمری دارای منشاء طبیعی، سنتزی و یا بازیافتی هستند.

بیومتال‌ها - فلزات از مواد پایه‌ای مهم در مهندسی پزشکی هستند که به‌طور گسترده در جراحی به‌صورت ایمپلنت (کاشتنی­ها) کاربرد دارند.  طراحی، فرایندهای شکل‌دهی و ساخت بیوفلزهای مناسب و همگام با فناوری جدید  توجه ویژه‌ای می‌طلبد چرا که برهمکنش مواد خارجی با بافت‌های بدن انسان تنها تحت شرایط خاص زیست‌سازگاری ممکن می‌شود.

بیوسرامیک‌ها - سرامیک‌ها ترکیبات دیرگداز بلورین هستند که معمولاً مصرفی بوده و موادی همچون سیلیکات‌ها، اکسیدهای فلزی، کاربیدها، انواع هیدرات‌های دیرگداز، سولفورها و سلنیدها را شامل می‌شوند. از آنجا که این گونه مواد، خواص ویژه و مطلوبی دارند، کاربردهای بسیاری به عنوان مواد کاشتنی پیدا کرده‌اند.

بیوگلاس‌ها - شیشه‌های زیست‌فعال گروهی از مواد زیستی شیشه-سرامیکی واکنش‌پذیر سطحی هستند و شامل شیشه‌های زیست‌فعال اصلی (Bioglass) می‌شوند. زیست‌سازگاری و زیست‌فعال بودن این ترکیبات باعث شده است که از آنها به عنوان ایمپلنت در بدن انسان برای ترمیم و جایگزینی استخوان استفاده شود. شیشه‌های زیست‌فعال ترکیباتی مرکب از سیلیکات‌ها،  دی اکسید سیلیکون، اکسید سدیم، اکسید کلسیم و پنتوکسید فسفر هستند. این مواد با تخلخل و مساحت عالی، حجم منافذ زیاد و سازگاری سلولی بالا، کاربردهای فراوانی به‌صورت مجزا یا در ترکیب با بیوپلیمرها و بیوسرامیک‌ها دارند.

 

      مهندسی بافت (Tissue Engineering)

امروزه دانش مهندسی بافت،  به عنوان فصل مشترکی از علوم پزشکی و مهندسی، راهکاری توانمند جهت حل مشکلات پزشکی است. مهندسی بافت به نسبت سایر رشته‌ها، پیشرفت قابل ملاحظه‌ای داشته و در مجامع علمی دنیا، رتبه و جایگاه ویژه‌ای را به خود اختصاص داده است. هدف از مهندسی بافت، طراحی و ساخت جایگزین‌های زیستی برای بافت‌های از دست رفته در شرایط خارج از بدن با استفاده از سازه‌های مهندسی شده به نام داربست و ترکیب آن با دانش سلولی است. پیشرفت‌های چشمگیر در حوزه مواد و علوم سلولی به همراه شناخت انواع محرک‌های محیطی مانند نیروهای مکانیکی، امواج الکتریکی و مغناطیسی و... منجر به توسعه زیرشاخه‌های این رشته شده است.
مطالعات در مهندسی بافت می‌تواند در سطوح مختلف مانند سطح ژنتیکی، سطح سلولی، سطح بافت و سطح اندام یا ارگان متمرکز شود. مدل‌سازی فرایندهای رشد و تکثیر سلول‌ها و همچنین ترمیم بافت می‌تواند یکی از حوزه‌های کابردی مهندسی بافت باشد. همچنین توسعه ابزارهای مورد نیاز در زمینه مهندسی بافت مانند بیورآکتورها، چیپ‌های میکروفلوئیدیک، نانوابزارها، نانو/میکروسامانه‌های انتقال ژن و دارو و... نیز از زمینه‌های کاربردی این رشته است.

دو گرایش بیومتریال و مهندسی بافت یک علم بین رشته‌ای مکمل یکدیگر (interdisciplinary)  و از شاخه‌های نوین مهندسی پزشکی با استفاده از اصول و روش‌های مهندسی مواد، مکانیک، فیزیک و شیمی و علوم زیستی، به منظور تولید زیست‌مواد برای جایگزینی و ترمیم یا  بازسازی بافت‌های آسیب دیده، حفظ و یا بهبود عملکرد بافت‌هاست. دانش‌آموختگان این گرایش‌ها با آشنایی با ساختمان بافت‌ها، سلول‌های زنده و زیست‌مواد و اصول مهندسی بافت به طراحی و ساخت داربست‌ها و ساختارهای زیست‌سازگار و زیست‌تخریب‌پذیر می‌پردازند که در پزشکی بازساختی به کار گرفته می‌شوند.

 

 

   انتظارات و وظایف و جایگاه دانش‌آموختگان

انتظار می‌رود دانش‌آموختگان این دوره قادر باشند:

• در تامین نیروهای لازم جهت ارتقاء سطح پژوهش و آموزش در زمینه زیست‌مواد و  مهندسی بافت در دانشگاه‌ها و موسسات تحقیقاتی وابسته انجام وظیفه کنند؛
• در  تامین نیروی متخصص برای هدایت موسسات تولیدی و پژوهشی جهت فرآورده‌های زیست‌مواد و مهندسی بافت کارا باشند؛
• در فراهم ساختن تدریجی بستر لازم برای ایجاد پزشکی بازساختی(Regenerative medicine) موثر باشند.

نقش‌های دانش‌آموختگان در جامعه:

دانش‌آموختگان این رشته در نقش‌های پژوهشی، آموزشی  و خدماتی در جامعه انجام وظیفه می‌کنند.

 

وظایف حرفه‌ای دانش‌آموختگان به شرح زیر است:

• طراحی، اجرا و ارزشیابی پروژه‌های مرتبط با ترمیم اعضای مختلف بدن و زیست‌مواد؛
• طراحی، اجرا و ارزشیابی پژوهش‌های پایه در خصوص فناوری‌های پیشرفته‌ی طراحی و تولید زیست‌مواد و مهندسی بافت؛
• مشارکت در آموزش‌ها در دانشگاه‌ها و مراکز تحقیقاتی؛
• ارائه خدمات تخصصی آزمایشگاهی مورد نیاز به بخش‌های خصوصی و دولتی؛
• تولید محصولات مرتبط با داربست‌های بافتی؛
• کنترل کیفی داربست‌ها؛
• تجاری‌سازی دستاوردهای آزمایشگاهی جهت استفاده در کلینیک‌ها، بیمارستان‌ها و... . 

 

جایگاه شغلی دانش‌آموختگان:

1. دانش‌آموختگان این دوره می‌توانند در مراکز تحقیقاتی، آزمایشگاه‌های علوم پزشکی و مراکز درمانی و بیمارستانی و شرکت‌های دانش‌بنیان به عنوان محقق، عضو هیئت علمی، مدیر تولید، مسئول فنی و عناوین مشابه در بخش‌های تحقیق و توسعه (R&D) و در زمینه تولید سازه‌های بافتی جذب شده و خدمت کنند؛
2. مراکز رشد؛
3. پارک‌های تحقیقات و فناوری و شرکت‌های دانش‌بنیان؛
4. مراکز تحقیقاتی، پژوهشکده‌ها و پژوهشکده‌های مرتبط با رشته.

 

دروس رشته کارشناسی ارشد گرایش  بیومتریال

برای گذراندن مقطع کارشناسی ارشد این گرایش  دانشجویان  موظف هستند 32 واحد را ظرف دو سال دوره کارشناسی ارشد به شرح مندرج در جدول‌های زیر بگذرانند. به‌طوری‌که از این مجموعه با نظر گروه تخصصی 9 واحد دروس تخصصی اجباری و 15 واحد دروس اختیاری مصوب این دو گرایش و 2 واحد سمینار و 6 واحد پایان‌نامه خواهند بود.

 

دروس رشته کارشناسی ارشد گرایش مهندسی بافت

برای گذراندن مقطع کارشناسی ارشد این گرایش دانشجویان  موظف هستند 32 واحد را ظرف دو سال دوره کارشناسی ارشد به شرح مندرج در جدول‌های زیر بگذرانند. به‌طوری‌که از این مجموعه با نظر گروه تخصصی 9 واحد دروس تخصصی اجباری و 15 واحد دروس اختیاری مصوب این دو گرایش و 2 واحد سمینار و 6 واحد پایان‌نامه خواهند بود.