اختصاصی بسپار/ گفت و گو با دکتر فاطمه شکرالهی، عضو هیات علمی پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران: توجیه پذیری قیمتی و مطلوب بودن عملکرد زیست پلیمرها در دنیای امروز

بسپار/ایران پلیمر

دکتر شکرالهی: پژوهش های من بر توسعه‌ی زیست مواد پیشرفته، به‌ویژه پلیمرهای زیست‌تخریب‌پذیر و هیدروژل‌ها در کاربردهای پزشکی متمرکز است. بخش عمده‌ تحقیقاتم شامل هیدروژل‌های تزریق پذیر و خودترمیم‌شونده برای مهندسی بافت، سیستم‌های دارورسانی موضعی، و طراحی و ساخت داربست‌های زیست‌فعال (تک لایه و چند لایه) به منظور ترمیم بافت‌های سخت و نرم است. همچنین، در زمینه‌ی ساخت زیست مواد ضدباکتری و بررسی ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی و زیستی پلیمرهای زیست‌سازگار فعالیت دارم. رویکرد میان‌رشته‌ای من ترکیبی از شیمی پلیمر، نانوفناوری و پزشکی بازساختی و زیست موادی است که پتانسیل ترجمه به کاربردهای بالینی را داشته باشند. در سال های اخیر، بخش قابل توجهی از فعالیت‌های پژوهشی ام در زمینه سنتز کوپلیمر لاکتیک-کو-گلیکولیک اسید (PLGA)، از مهم‌ترین پلیمرهای زیست‌تخریب‌پذیر، مورد تایید سازمان غذا و داروی امریکا (FDA) بوده که توجه گسترده‌ای را در حوزه سیستم های دارورسانی کنترل شده، حامل‌های دارویی تزریقی، و سیستم‌های نوین مهندسی بافت به خود جلب کرده است. این فعالیت ها شامل سنتز طیف گسترده‌ای از کوپلیمرهای PLGA با نسبت‌های مختلف لاکتید به گلیکولید، با سرعت تخریب کنترل‌شده و خواص مکانیکی قابلِ تنظیم‌ می‌شود. علاوه بر این، سنتز کوپلیمرهای PEG/PGA و PEG/PLA برای کاربردهای پزشکی متنوع و همچنین کوپلیمر PCL/PGA برای مهندسی بافت از دیگر بخش‌های مهم این تحقیقات بوده است. در حوزه کاربردهای بالینی، PLGA به عنوان یکی از مواد اصلی در تولید نانو/میکروذرات دارورسانی در درمان سرطان، بیماری‌های عصبی و التهابی به کار رفته به پیشرفت درمان‌های پزشکی کمک شایانی کرده است. علاوه بر این، در ساخت داربست‌های مهندسی بافت برای ترمیم استخوان، غضروف، و بافت‌های نرم مانند پوست و عروق خونی کاربرد گسترده‌ای دارد. در حوزه کاربردهای بالینی، PLGA به عنوان یکی از مواد اصلی در تولید نانو/میکروذرات دارورسانی در درمان سرطان، بیماری‌های عصبی و التهابی به کار رفته به پیشرفت درمان‌های پزشکی کمک شایانی کرده است. علاوه بر این، در ساخت داربست‌های مهندسی بافت برای ترمیم استخوان، غضروف، و بافت‌های نرم مانند پوست و عروق خونی کاربرد گسترده‌ای دارد.
کاربردهای متعدد یاد شده همراه با قیمت بالای کوپلیمر PLGA و مشکلات مربوط به واردات این گروه از پلیمرهای زیست تخریب پذیر، علت توجه پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران به سنتز این زیست ماده را مشخص می کند. محصولات حاصل از این بخش از فعالیت‌های من نه‌تنها در دانشگاه‌های مختلف ایران، بلکه در دانشگاه های خارج از جمله دانشگاه النهرین کشور عراق نیز به‌کار رفته‌است. در همین حال محصولات تهیه شده بر اساس این تحقیقات در تهیه و چاپ بیش از ۱۰ مقاله علمی توسط گروه پژوهشی اینجانب مورد استفاده قرار گرفته است.

بسپار- چه عواملی باعث شد که به این حوزه (پلیمرهای زیست تخریب پذیر ) علاقه‌مند شوید؟ در ایران تا چه اندازه بر روی این حوزه کار شده و پیشرفت داشته ایم؟
دکتر شکرالهی: از مهمترین دلایل علاقه مندی من به حوزه پلیمرهای زیست تخریب‌پذیر، چالش‌های موجود در پزشکی مدرن و ظرفیت بالای پلیمرهای زیست تخریب‌پذیر در حل این چالش‌ها بود. از جمله نیاز روزافزون به مواد کاشتنیِ قابل جذب در بدن که بدون نیاز به جراحی مجدد، حذف می شوند. همچنین، امکان مشارکت در پیشرفت‌های علمی در طراحی و مهندسی این پلیمرها، از طریق بهینه سازی و کنترل دقیق عملکرد آن‌ها در ترمیم بافت و دارورسانی، دیگر مشوق من در این حوزه بوده و هست.
در ایران با وجود محدودیت‌های اقتصادی و تحریمی در حوزه پلیمرهای زیست‌سازگار و زیست‌تخریب‌پذیر گام‌هایی برداشته شده که اغلب در قالب پژوهش‌های دانشگاهی در بخش های مهندسی پزشکی و نانوفناوری و زیست مواد بوده است. بسیاری از این پژوهش‌ها روی توسعه داربست‌های مهندسی بافت، سیستم‌های دارورسانی هوشمند و ایمپلنت‌های موقت متمرکز شده‌اند. با این حال، چالش‌هایی مانند فقدان تولید صنعتی و انتقال تحقیقات از مرحله آزمایشگاهی به مرحله کاربردی و بالینی همچنان وجود دارد. سرمایه‌گذاری در تحقیقات بین‌رشته‌ای و تقویت همکاری‌های دانشگاهی و صنعتی می‌تواند به تسریع پیشرفت در این زمینه کمک کند.

بسپار-آیا پلیمرهای زیست تخریب پذیر و طبیعی از نظر اقتصادی و عملکردی توانایی رقابت با پلیمرهای سنتزی را دارند؟ در چه محصولاتی؟
دکتر شکرالهی: با وجود هزینه بالای تولید و فرآورش پلیمرهای زیست‌تخریب‌پذیر و طبیعی در مقایسه با پلیمرهای سنتزی، در کاربردهایی که زیست سازگاری از اهمیت بالایی برخوردار است، نظیر تجهیزات پزشکی، بسته‌بندی مواد غذایی و کیسه‌های پلاستیکی، این هزینه ها قابل توجیه است. به لحاظ عملکردی نیز نتیجه استفاده از پلیمرهای زیست تخریب پذیر در زمینه های مختلفی مثل بسته بندی، کشاورزی (مالچ زیستی و ابر جاذب ها) و تجهیزات پزشکی (بخیه های قابل جذب و قطعات کاشتنی قابل کاشت) رضایت‌بخش بوده است.

بسپار- با توجه به تحقیقات شما، چه چالش هایی در تولید و تجاری سازی پلیمرهای زیست تخریب پذیر مشاهده می کنید؟
دکتر شکرالهی: چالش های متعددی از جمله مسائل اقتصادی، فنی، فرهنگی و اجتماعی در مسیر تولید و تجاری سازی پلیمرهای زیست تخریب پذیر وجود دارند. هزینه بالای تهیه و تولید مواد اولیه در تولید پلیمرهای زیست تخریب پذیر (مانند دیمر لاکتید که ماده اولیه برای تولید پلی لاکتیک اسید، PLA، است)، محدودیت‌های وارداتی و عدم سرمایه‌گذاری کافی در زیرساخت‌ها، از مهمترین مسائل اقتصادی هستند. ضعف های صنعتی و فناوری در کشور برای تولید انبوه این مواد که منجر به کیفیت پایینِ پلیمرهای تولیدی می شود، از دیگر چالش های موجود است. همچنین، عدم آگاهی عمومی از مزایای استفاده از این پلیمرها موجب عدم استقبال و استفاده محدود از آنها و بی اقبالی آن در بازار شده است. بعلاوه، نبود حمایت‌های قانونی مانند ممنوعیت استفاده از پلاستیک‌های تجزیه ناپذیر، حداقل در برخی کاربردهای پرمصرف (بسته بندی)، و اعمال مشوق‌های مالیاتی، از چالش های مهم در این زمینه است.

بسپار-با توجه به این موضوع که شما عضو گروه پلیمرهای زیست سازگار و پلیمرهای طبیعی در پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی هستید، تا چه حدی پروژه های تعریف شده برای دانشجویان در این گروه توانایی تجاری سازی دارند و ارتباط با صنعت در این بخش چگونه است؟
دکتر شکرالهی: در پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران پژوهش‌های متعددی در مورد تولید پلیمرهای زیست‌تخریب‌پذیر و کاربردهای آن‌ها و همچنین، استفاده از ترکیب پلیمرهای تجزیه ناپذیر و پلیمرهای زیست تخریب پذیر در جهت اصلاح خواص و بهبود زیست تخریب پذیری انجام شده و می شود. در این تحقیقات تمرکز عمدتاً بر استفاده از مواد اولیه بومی مانند ژلاتین٫ کیتوسان٫ نشاسته، گلیسرین، روغن سویا و سلولز است. همانطور که پیشتر گفته شد تحقیقاتی نیز در زمینه سنتز و تولید پلیمرهای پلی لاکتیک اسید، پلی گلیکولیک اسید و کوپلیمر آنها انجام شده است. اغلب این تحقیقات پتانسیل تجاری سازی دارند، اما بدلیل مشکلاتی که در سوال قبل به بخشی از آنها پرداخته شد، تعداد کمی از پروژه به مرحله تجاری سازی رسیده اند. عدم دسترسی به فناوری‌های پیشرفته و به‌روز و محدودیت‌های مالی، از عواملِ اصلیِ عدم توجه به تولید و تجاری سازی پژوهش های انجام شده در این حوزه است. یکی دیگر از دلایل تجاری نشدن محصولات بدست آمده از تحقیقات می تواند نگرش متفاوت دانشگاه و صنعت به یک پژوهش باشد. هدف دانشگاه حرکت در مرزهای دانش و ارتقای علمی است در حالیکه صنعت بدنبال کاهش هزینه ها و سود بیشتر است. حمایت های دولتی به تحقیقات می تواند در این راستا بسیار مفید باشد.

بسپار- فناوری های جدید مانند بیوتکنولوژی، نانوتکنولوژی و هوش مصنوعی چه تاثیری بر بهبود فرایندهای بازیافت و تولید پلیمرهای پایدار دارند؟
دکتر شکرالهی: امروزه در دنیا بیوتکنولوژی و استفاده از میکروارگانیسم‌ها برای تولید پلیمرهای زیستی بسیار مورد توجه اند. بکارگیری بیوتکنولوژی در تولید پلیمرهای زیست تخریب پذیر و ارتقای فرآیندهای بازیافت، علاوه بر سازگاری زیست‌محیطی، امکان استفاده از مواد اولیه ارزان‌تر نظیر ضایعات کشاورزی را فراهم کرده و کمک فراوانی به این حوزه می کند. همچنین، استفاده از نانوتکنولوژی از طریق افزودن نانوذرات به ماتریس پلیمری، به بهبود خواص مکانیکی، حرارتی، زیست تخریب پذیری، و ارتقای عملکرد پلیمرها از طریق بارگذاری و رهایش عوامل فعال از جمله عوامل بیولوژیکی کمک می کند. هوش مصنوعی نیز می تواند در موارد متعدد مثل طراحی بهینه فرمولاسیون پلیمرها، بهینه‌سازی فرایندهای تولید و کاهش ضایعات آن، مدیریت هوشمند پسماندها از طریق شناسایی و جداسازی خودکار انواع پلیمرها برای بازیافت، موثر باشد.

(ادامه دارد …)

متن کامل این گفت و گو را در شماره 269 ماهنامه بسپار که در نیمه اسفندماه 1403 منتشر شده است، می خوانید.

در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های ۰۲۱۷۷۵۲۳۵۵۳ و ۰۲۱۷۷۵۳۳۱۵۸ داخلی ۳ سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید. نسخه الکترونیک این شماره از طریق طاقچه  و  فیدیبو  قابل دسترسی است