فرو بردن دندان هایمان در علم: چگونه مهندسی زیست پزشکی می تواند به سلامت ما کمک کند

شرکت‌هایی که محصولات دندانپزشکی تولید می‌کنند – مانند خمیر دندان، پرکننده‌ها و روکش‌ها – گاهی اوقات سال‌ها صرف توسعه این موارد می‌کنند، اما در آزمایش نهایی متوجه می‌شوند که آن‌قدر آزاردهنده‌تر از آن هستند که وارد دهان انسان شوند.

اما اگر بتوانیم محصولات دندانی را روی مدلی از بافت دهان انسان در مراحل اولیه توسعه آزمایش کنیم، چه؟

ما در حال تلاش برای تحقق بخشیدن به آن در آزمایشگاه من در NIST هستیم و این دانش ممکن است به باز کردن سایر پیشرفت‌های علمی نیز کمک کند.

نمایندگانی از سازمان‌های دولتی و سازمان‌های صنعتی متمرکز بر سلامت از ما خواستند تا بررسی کنیم که چگونه می‌توانیم این محصولات را زودتر با استفاده از بافت‌های سه بعدی سلول‌هایی که دقیقاً مانند دهان انسان رفتار می‌کنند، آزمایش کنیم.

زمانی که دستمال‌ها را خریداری و دریافت کردیم، 72 ساعت فرصت داشتیم تا در شرایط بهینه با آنها کار کنیم، قبل از اینکه نگران کیفیت آنها باشیم که بر نتایج ما تأثیر می‌گذارد.

ما مطمئن شدیم که بافت ها تا 37 درجه سانتیگراد (98.6 فارنهایت) مشابه دمای بدن انسان گرم می شوند. این بافت ها همچنین در انکوباتورهایی ذخیره می شدند که آنها را در شرایطی مشابه با دهان انسان نگه می داشت.

ما مواد ضروری اما گاهی تحریک‌کننده را که اغلب در محصولات دندان‌پزشکی یافت می‌شوند، آزمایش کردیم. ما داده های زیادی را در مورد انواع مختلفی از محرک هایی که بر بافت دهان تأثیر می گذارند و همچنین روش بهینه برای آزمایش آنها جمع آوری کردیم.

نتایج ما نشان داد که چگونه یک شرکت می‌تواند یک محرک را در مراحل اولیه آزمایش محصول خود آزمایش کند، که ممکن است به شرکت‌ها در فرآیند کلی توسعه محصول کمک کند.

مهندس شدن

وقتی جوان تر بودم، مشاغل مختلف زیادی را امتحان کردم، مانند ساخت و ساز و کار در فست فود. می‌دانستم که می‌خواهم به دانشگاه بروم، اما اولین کسی در خانواده‌ام هستم که این کار را انجام می‌دهم. من همچنین مطمئن نبودم که چه چیزی می خواهم مطالعه کنم.

من همیشه مراقب بودم و خودم را احتمالاً مهندس می‌دانستم. اما مهندسی رشته بزرگی است و من مطمئن نبودم چه نوع مهندسی برای من مناسب تر است.

در همین مدت پدرم مریض شد. وقتی او در بیمارستان بستری شد، برای من ترسناک بود که ببینم پدرم – مردی که هرگز ضعفی نشان نداده بود – ناگهان ضعیف شد.

تقریباً در همان زمان، من در کلاس زیست شناسی در کالج محلی نشسته بودم و استاد در مورد اینکه چگونه مارمولک ها می توانند دم خود را بازسازی کنند صحبت می کرد. بدیهی است که انسان‌ها نمی‌توانند بخش‌های کاملاً جدید بدن را رشد دهند، اما من را به این فکر انداخت که چه چیزهایی در پزشکی و مهندسی زیست‌پزشکی می‌توانند به پدرم کمک کنند تا بهتر شود.

این باعث شد من به مهندسی بافت و پزشکی احیا کننده علاقه مند شوم – این ایده که شما می توانید با آن به مردم کمک کنید “بازسازی” بافت های انسانی یا سلول ها

من در دانشگاه براون و دانشگاه دوک دوره های کارآموزی را ادامه دادم. من به دانشگاه کالیفرنیا، ایروین منتقل شدم و در آزمایشگاهی در آنجا شروع به کار کردم. در نهایت، این منجر به کسب مدرک دکترا شد. از دانشگاه براون در مهندسی زیست پزشکی.

من به مریلند نقل مکان کردم زیرا دخترم در اینجا به مراقبت های پزشکی نیاز داشت و NIST برای من مناسب بود.

کار بر روی تحقیقات زیست پزشکی و دیدن اینکه اهمیت مراقبت پزشکی با کیفیت چه تأثیری بر خانواده من گذاشته است، ارزشمند است. من می دانم که کاری که انجام می دهم به سالم تر کردن مردم کمک می کند.

از دهان تا روده

در حالی که تیم من منتظر ارائه کار خود به سازمان‌هایی است که آن را درخواست کرده‌اند، ما آنچه را که آموخته‌ایم در یک پروژه جاه‌طلبانه‌تر به کار می‌بریم: اندازه‌گیری حرکت پلاستیک‌های ریز – معروف به میکروپلاستیک‌ها و نانوپلاستیک‌ها – از طریق بافت‌های روده انسان.

می دانیم پلاستیک های ریز همه جا هستنداز جمله در بدن ما. اما دانشمندان باید در مورد تأثیر این پلاستیک ها بر سلامت ما بیشتر بدانند.

بنابراین ما در حال رشد یک نمونه از بافت گوارشی انسان در آزمایشگاه خود هستیم و این یک فرآیند پیچیده است.

هنگامی که ما بافت مدل روده را رشد دادیم، هدف این است که اندازه‌گیری‌های تکرارپذیری از این پلاستیک‌های کوچک در حین حرکت در بافت ایجاد کنیم – شبیه به حرکت پلاستیک‌ها در حال حاضر در روده‌های ما وقتی ناآگاهانه آنها را می‌خوریم یا استنشاق می‌کنیم.

ایجاد روش‌های تکرارپذیر که سایر محققین می‌توانند از آن استفاده کنند، به ما کمک می‌کند تا بهتر بفهمیم زمانی که محققان نتایج متفاوتی را با اندازه‌گیری‌های خود می‌گیرند، چه اتفاقی می‌افتد. در حال حاضر، تشخیص واریانس در اندازه گیری ها به دلیل ذرات است یا به دلیل رویکرد اندازه گیری دشوار است. امیدواریم بتوانیم به استانداردسازی آن کمک کنیم تا محققان بتوانند نتایج را به طور مؤثرتری با هم مقایسه کنند.

در حالی که ما روی چالش‌های اندازه‌گیری مانند این مورد در NIST تمرکز می‌کنیم، جامعه علمی بزرگ‌تر ممکن است بتواند از آنچه می‌آموزیم برای یادگیری بیشتر استفاده کند. در مورد پلاستیک های ریز و تاثیر آنها بر سلامت ما

این کار هیجان‌انگیزی است و به‌عنوان محققی که علاقه‌مند به سالم‌تر کردن مردم است، من را درگیر و با انگیزه ادامه یافتن پاسخ‌هایی می‌کند که همه ما را سالم‌تر نگه می‌دارد.