گروه مهندسی پزشکی دانشگاه خاتم؛ پیشگام در مهندسی بافت و طب بازساختی
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.
رسالت و چشم‌انداز: از ایده تا بازسازی حیات
گروه مهندسی پزشکی دانشگاه خاتم، با درک عمیق از تحولات نوین در حوزه علوم زیستی، فعالیت‌های خود را بر محور «مهندسی بافت (Tissue Engineering)» متمرکز کرده است. در دیدگاه ما، مهندسی بافت فراتر از یک رشته صرف است؛ یک رویکرد جامع برای پاسخ به چالش‌های درمان ناتوانی‌های بافتی و ارگانی است. در این مسیر، ما از «بیومتریال‌های پیشرفته» به عنوان معماری بنیادین برای هدایت پاسخ‌های سلولی و ایجاد محیطی بهینه برای بازسازی بافت‌های زنده بهره می‌بریم. هدف ما تربیت متخصصانی است که می‌توانند پل میان علوم مهندسی، سلولی و بالینی باشند.
مرجعیت در مهندسی بافت
گروه مهندسی پزشکی دانشگاه خاتم با ایفای نقش محوری در شبکه علمی کشور، به عنوان کانون اصلی دانش در این حوزه شناخته می‌شود:
- خاستگاه دانش و تبادل: میزبانی «انجمن مهندسی بافت و بیومتریال ایران» در این گروه، فضایی منحصربه‌فرد برای هم‌افزایی میان دانشمندان و متخصصان برجسته مهندسی بافت ایجاد کرده است.
- مرجعیت انتشارات علمی: انتشار نشریه اختصاصی و معتبر گروه، بستری پویا برای انتشار یافته‌های اصیل در حوزه‌ی مهندسی بافت و طب بازساختی فراهم کرده و استانداردهای داوری علمی را در این حوزه ارتقا داده است.
معرفی گروه بیومتریال دانشگاه خاتم
گروه مهندسی پزشکی دانشگاه خاتم، نقش مهمی در توسعه دانش و فناوری‌های نوین پزشکی ایفا می‌کند؛ همچنین، با برخورداری از دو حوزه تخصصی مهندسی بافت و بیومتریال، زمینه مناسبی برای هم افزایی میان این دو حوزه و بهره گیری از ظرفیت های مشترک آن ها در راستای ارتقای سلامت جامعه فراهم آورده است. این گروه با بهره‌گیری از ظرفیت‌های علمی دانشگاه و همکاری با پژوهشگران و متخصصان حوزه‌های مختلف، بستری مناسب برای آموزش، پژوهش و توسعه فناوری‌های مرتبط با مواد پیشرفته مورد استفاده در پزشکی فراهم کرده است. دانشجویان این حوزه می‌توانند با حضور در فعالیت‌های علمی، پژوهشی و آزمایشگاهی، با جدیدترین دستاوردهای حوزه بیومتریال آشنا شده و مسیر خود را برای ورود به عرصه‌های تخصصی و فناورانه هموار کنند.
هدف گروه بیومتریال، ایجاد محیطی پویا و پژوهش‌محور است که در آن دانشجو تنها به یادگیری مباحث نظری اکتفا نکند، بلکه بتواند ارتباط میان علوم مهندسی، زیست‌شناسی و پزشکی را درک کرده و دانش خود را در حل مسائل واقعی حوزه سلامت به کار گیرد. بیومتریال به‌عنوان یکی از حوزه‌های میان‌رشته‌ای مهندسی پزشکی، در طراحی و توسعه مواد و ساختارهایی نقش دارد که می‌توانند در تماس با بدن انسان قرار گرفته و در کاربردهایی مانند ترمیم بافت، ساخت ایمپلنت‌ها، سامانه‌های دارورسانی و تجهیزات پزشکی مورد استفاده قرار گیرند.
در این مسیر، آشنایی با خواص فیزیکی، شیمیایی، مکانیکی و زیستی مواد، بررسی رفتار مواد در محیط بدن و شناخت نحوه تعامل آنها با سلول‌ها و بافت‌های بدن، از مباحث مهم این حوزه به شمار می‌رود. دانشجویان می‌توانند با مفاهیمی همچون پلیمرهای زیستی، سرامیک‌های زیستی، مواد کامپوزیتی، فلزات مورد استفاده در پزشکی، ساخت داربست ها برای مهندسی بافت اندام ها، مواد هوشمند و پوشش‌های زیست‌سازگار آشنا شوند و کاربردهای آنها را در فناوری‌های نوین پزشکی بررسی کنند.
نقش محوری در توسعه فناوری‌های سلامت
گروه مهندسی پزشکی-بیومتریال دانشگاه خاتم می‌تواند با ایجاد ارتباط میان دانشگاه، پژوهش و صنعت، زمینه مناسبی برای تبدیل ایده‌های علمی به محصولات و فناوری‌های کاربردی فراهم کند. از طراحی و انتخاب مواد مناسب برای تجهیزات پزشکی گرفته تا توسعه مواد پیشرفته برای بازسازی بافت‌ها و ساخت نسل جدید ایمپلنت‌ها، بیومتریال یکی از پایه‌های مهم توسعه فناوری‌های نوین سلامت محسوب می‌شود.
همچنین فعالیت در این حوزه فرصت مناسبی برای دانشجویانی است که علاقه‌مند به پژوهش‌های میان‌رشته‌ای هستند؛ چراکه بیومتریال در نقطه تلاقی مهندسی مواد، مهندسی پزشکی، شیمی، زیست‌شناسی و علوم پزشکی قرار دارد. این ویژگی به دانشجویان اجازه می‌دهد در کنار کسب دانش تخصصی، توانایی کار در تیم‌های علمی و پژوهشی چندرشته‌ای را نیز به دست آورند.
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.
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:
- 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؛
- مراکز رشد؛
- پارک‌های تحقیقات و فناوری و شرکت‌های دانش‌بنیان؛
- مراکز تحقیقاتی، پژوهشکده‌ها و پژوهشکده‌های مرتبط با رشته.
دروس رشته کارشناسی ارشد گرایش بیومتریال
دانشجویان کارشناسی ارشد رشته مهندسی پزشکی (گرایش بیومتریال) می‌بایست از جدول دروس گرایش مربوطه، 12 واحد تخصصی، 2 واحد سمینار، 12 واحد اختیاری و 6 واحد پایان‌نامه (مجموعاً 32 واحد درسی) را بگذرانند.
دروس رشته کارشناسی ارشد گرایش مهندسی بافت
دانشجویان کارشناسی ارشد رشته مهندسی پزشکی (گرایش مهندسی بافت) می‌بایست از جدول دروس گرایش مربوطه، 12 واحد تخصصی، 2 واحد سمینار، 12 واحد اختیاری و 6 واحد پایان‌نامه (مجموعاً 32 واحد) بگذرانند.
چنانچه دانشجو در مقطع کارشناسی رشته مهندسی پزشکی، گرایش بیومتریال و مهندسی بافت را نگذرانده باشد، می‌بایست دروس پیش‌نیاز مربوطه را بگذراند.