بررسی جامع استریلیزاسیون آلوگرافت با پرتودهی گاما: تضمین ایمنی

استریل‌سازی ایمن آلوگرافت‌های استخوانی و ممبران های کلاژنی با اشعه گاما

آلوگرافت به پیوند بافت از یک فرد به فرد دیگر (غیرهم‌خون) گفته می‌شود. امروزه انواع آلوگرفت‌های استخوانی و پوستی به‌عنوان جایگزینی موثر برای اتوگرافت (بافت خود بیمار) و زنوگرافت (بافت حیوانی) در حوزه‌های ارتوپدی، دندان‌پزشکی، جراحی فک و صورت، و ترمیم بافت نرم به کار می‌روند. این آلوگرافت‌ها شامل پیوند استخوان در اشکال مختلف (مانند پودر استخوان لیوفیلیزه، چیپس استخوان و خمیر استخوان یاBone Putty پوتی/پاتی، یا سایر داربست‌های ماتریکسی (ماتریکس استخوانی دمینرالیزه)، ممبران‌های کلاژنی (ممبران یا ممبرین برای بازسازی بافت لثه و استخوان) و همچنین ممبران های کلاژنی مانند گرافت‌های پوستی، ممبران فاشیا، ممبران پوست، ممبران پریکارد. بر روی همه محصولات لیوفلیزه ریجن Regen Allograft نیز با همکاری سازمان انرژی اتمی فرایند استریلیزاسیون نهایی انجام می شود.
این محصولات ریجن Regen Allograft به عنوان اسکفولدهای زیستی جهت پر کردن نقایص استخوانی، افزایش حجم، ممبران های کلاژنی با کاربرد در حوزه دندانپزشکی و ایمپلنتولوژی و نیز پانسمان بیولوژیک برای پوشش زخم‌ها به کار می‌روند. مزیت اصلی آن‌ها نسبت به اتوگرافت، حذف عوارض محل‌دهنده و کاهش درد و مشکلات محل برداشت است. با این حال، ایمنی زیستی این بافت‌های اهدایی دغدغه‌ای حیاتی است و نیازمند فرآوری دقیق و استریل‌سازی نهایی پیش از استفاده در بیمار می‌باشد.

اهمیت استریل‌سازی در پیوندهای بافتی

استریلیزاسیون نهایی با هدف دستیابی به سطح اطمینان استریلیتی 10-6 (احتمال وجود حداکثر یک میکروب زنده در یک میلیون نمونه) برای ایمن‌سازی کامل بافت ضروری است. بدون استریل‌سازی قطعی، ریسک انتقال عفونت هرگز به صفر نمی‌رسد. از این رو، سازمان‌های استانداردگذاری نظیر انجمن بانک‌های بافت آمریکا (AATB) پای‌بندی به یک مرحله استریل‌سازی نهایی مطمئن را الزامی می‌دانند. این مرحله برای پیوندهای استخوانی و پوستی که به بیماران دچار نقص ایمنی یا زخم‌های بزرگ استفاده می‌شوند، حیاتی‌تر نیز هست.

تمام محصولات لیوفلیزه این شرکت پس از بسته‌بندی اولیه و ثانویه، در بسته‌بندی نهایی تحت پرتودهی گاما قرار می‌گیرند تا استریلیته کامل آن‌ها تضمین شود.

شرکت فرآورده بافت ایرانیان (Regen Allograft) تمامی محصولات لیوفلیزه خود را پس از بسته بندی نهایی به سازمان انرژی اتمی جهت پرتودهی گاما ارسال می نماید. در هر لایه از این بسته‌بندی‌ها، لیبل‌های ویژه‌ای تعبیه شده است که پس از طی کامل سیکل استریلیزاسیون به روش پرتودهی گاما، رنگ آن‌ها از نارنجی به قرمز تغییر می‌کند. این ویژگی به‌عنوان یک نشانگر بصری معتبر، اطمینان پزشکان و متخصصان را از استریل بودن کامل محصولات فراهم می‌سازد. این تعهد به کیفیت، اثربخشی و ایمنی باعث می شود که این محصولات به عنوان محصولی قابل اعتماد برای متخصصین ارتوپدی، دندانپزشکی، جراحی فک و صورت و دیگر متخصصی مصرف کننده این محصولات مطرح شوند.

روش‌های استریل‌سازی آلوگرافت‌ها و نقش پرتو گاما

تا کنون بر اساس مقالات منتشر شده روش‌های گوناگونی برای استریل کردن بافت‌های پیوندی به کار رفته‌اند که مهم‌ترین آن‌ها عبارتند از: پرتودهی با پرتو گاما، پرتوی الکترون (شتاب‌دهنده)، گاز اتیلن اکساید، تیمار حرارتی مرطوب، استریلیزاسیون شیمیایی (مانند پراستیک‌اسید) و انکوباسیون در آنتی‌بیوتیک. هر یک از این روش‌ها مزایا و معایبی دارند. مثلاً گاز اتیلن اکساید قابلیت نفوذ خوبی دارد اما باقی‌مانده سمی (اتیلن کلرهیدرین) بر جای می‌گذارد که می‌تواند واکنش التهابی ایجاد کند. روش‌های شیمیایی مانند پراستیک‌اسید می‌توانند موثر باشند اما ممکن است استحکام بیومکانیکی برخی بافت‌ها (مانند تاندون ACL) را کاهش دهند. در میان این روش‌ها، استریل‌سازی با اشعه گاما به‌عنوان یک روش پرکاربرد ترجیح داده می‌شود زیرا یک تکنیک استریل‌سازی سرد (با دمای پایین) و نهایی است که پس از بسته‌بندی بافت انجام می‌گیرد و هیچ‌گونه باقیمانده شیمیایی مضری بر محصول باقی نمی‌گذارد. اشعه گاما انرژی تابشی بسیار نافذی (معمولاً از منبع کبالت 60 یا سزیم 137 است که با ایجاد شکست در DNA میکروب‌ها و ویروس‌ها، آن‌ها را غیرفعال می‌سازد.

محصولات کرایوپریزرو نظیر تاندون و دریچه های قلب در معرض پرتودهی گاما قرار نمی گیرند و به روش آسپتیک فرآوری می شوند.

ویژگی بدون باقیمانده بودن اشعه گاما برای مواد پزشکی بسیار حائز اهمیت است، چرا که از بروز واکنش‌های ناخواسته یا تضعیف پاسخ ترمیمی جلوگیری می‌کند. همچنین پرتودهی گاما به علت نفوذ بالا می‌تواند بافت‌های متراکم مانند استخوان‌های ضخیم را به‌طور کامل استریل کند، در حالی که روش‌هایی مثل حرارت مرطوب یا مواد شیمیایی ممکن است به عمق بافت نفوذ کافی نداشته باشند. به همین دلایل، بسیاری از بانک‌های بافت در جهان از پرتودهی گاما (در محدوده دوز مشخص) به‌عنوان روش استاندارد استریل‌سازی آلوگرافت‌های استخوانی، غضروف، پوست و سایر بافت‌های پیوندی استفاده می‌کنند.
با این حال، شدت دوز پرتو گاما و شرایط پرتودهی می‌تواند بر کیفیت بافت اثر بگذارد.

تأثیر اشعه گاما بر خواص مکانیکی آلوگرافت‌ها

ساختار پروتئینی کلاژن عامل اصلی استحکام و انعطاف‌پذیری استخوان و بافت‌های همبند است. تحقیقات نشان داده‌اند که پرتودهی گاما می‌تواند با ایجاد تخریب در رشته‌های کلاژن و تغییر در اتصال‌های درون‌مولکولی و بین‌مولکولی آن، به خواص مکانیکی آلوگرافت استخوان صدمه بزند. به بیان دیگر، اشعه گاما با ایجاد رادیکال‌های آزاد در بافت (از طریق رادیولیز آب) موجب تخریب و cross-linking غیرطبیعی کلاژن شده و انعطاف‌پذیری (پلاستیسیته) استخوان را کاهش می‌دهد.

تأثیر اشعه گاما بر الوگرفت های استخوانی

استخوان به‌عنوان یکی از پرکاربردترین آلوگرافت‌ها در ارتوپدی و دندانپزشکی، بیش از هر بافت دیگری نیازمند استریل‌سازی مطمئن است. پرتودهی گاما با نفوذ بالا به عمق استخوان، خطر انتقال بیماری را به صفر نزدیک می‌کند، اما این فرآیند می‌تواند پیامدهایی بر ویژگی‌های مکانیکی استخوان نیز داشته باشد. مطالعات نشان داده‌اند که تابش گاما، بسته به دوز دریافتی، قادر است مدول یانگ و مقاومت خمشی استخوان را کاهش دهد و ساختار کلاژنی آن را دچار تغییر کند. با این وجود، وقتی استریل‌سازی در بازه دوز بهینه (۱۵–۲۵ kGy) انجام شود، کاهش استحکام در حدی نیست که کاربرد بالینی استخوان را تحت تأثیر قرار دهد. در عمل، محصولاتی مانند پودر استخوان، چیپس و پوتی حتی پس از پرتودهی گاما همچنان عملکرد درمانی مطلوب خود را حفظ کرده و به‌عنوان انتخابی ایمن برای بازسازی بافت‌های استخوانی به کار می‌روند.

تأثیر بر الوگرافت ممبران های کلاژنی

آلوگرافت‌های پوستی نظیر سافت درم Soft Derm و ماتریکس درم بدون سلول Acellular Dermal Matrix و همچنین سایر ممبران های کلاژنی نظیر پریکارد (Pericard) و فاشیا (Fascia) که یکی از انواع شناخته‌شده آن عرضه می‌شود) نقش مهمی در ترمیم بافت نرم دارند؛ از ترمیم نقایص پوستی ناشی از سوختگی‌های شدید گرفته تا پوشش کلاژنی در جراحی‌های لثه.

ممبران‌های کلاژنی که به‌عنوان داربست زیستی در دندانپزشکی، ایمپلنتولوژی و بازسازی بافت نرم به‌کار می‌روند، نسبت به فرآیند استریل‌سازی بسیار حساس هستند. پرتودهی با اشعه گاما می‌تواند موجب تغییر در ساختار فیبرهای کلاژن شود و در دوزهای بالا باعث کاهش الاستیسیته و انعطاف‌پذیری ممبران گردد. با این حال، در محدوده دوزهای بهینه (۱۵–۲۵ kGy) خواص مکانیکی در حد قابل قبول باقی می‌مانند و مهم‌تر از آن، زیست‌سازگاری ممبران و توانایی آن در القای پاسخ ترمیمی و پذیرش سلولی حفظ می‌شود. به همین دلیل، اشعه گاما همچنان به‌عنوان روشی استاندارد و مطمئن برای استریل‌سازی ممبران‌های کلاژنی شناخته می‌شود و کاربرد گسترده‌ای در تولید محصولات بانک بافت دارد.

مطالعات نشان داده‌اند که پرتودهی گاما ساختار کلاژن در ماتریکس پوستی را متراکم کرده و حتی می‌تواند باعث ایجاد حفرات ریز در الیاف کلاژن شود. یکی از پژوهش‌ها روی آلودرم AlloDerm نشان داد که در دوزهای کم گاما مثلاً kGy 5-2 اندکی استحکام کششی بافت افزایش یافت که احتمالاً ناشی از اتصالات عرضی بیشتر در کلاژن بود، اما با افزایش دوز به مقادیر بالاتر، استحکام کششی روند کاهشی پیدا کرد. خاصیت الاستیسیته یا انعطاف‌پذیری ماتریکس پوستی پس از پرتودهی به‌طور قابل توجهی کاهش می‌یابد؛ به بیان ساده، بافت درم پرتودهی‌شده سفت‌تر و کمتر کش‌آمدنی می‌شود.

نتیجه‌گیری و تعهد به استانداردهای ایمنی

پرتو گاما به عنوان یک ابزار قدرتمند، نقشی کلیدی در تامین ایمنی آلوگرافت‌های استخوانی و ممبران های کلاژنی ایفا می‌کند. این روش با از بین بردن موثر عوامل عفونی، امکان استفاده گسترده از بافت‌های اهدایی را در جراحی‌ها فراهم کرده و نیاز به اتوگرافت را در بسیاری موارد مرتفع ساخته است. اگرچه پرتودهی گاما در دوزهای بالا قادر است تا حدی خواص مکانیکی و بیولوژیک بافت را تحت تاثیر قرار دهد، اما با دانش فعلی می‌توان با کنترل دوز و شرایط پرتودهی، این تاثیرات را به حداقل رساند به‌گونه‌ای که کارایی بالینی و خواص عملکردی آلوگرافت حفظ شود. تجربه بالینی طی دهه‌های اخیر نشان داده که آلوگرافت‌های استخوانی (از قبیل انواع پودر استخوان، چیپس و قطعات استخوانی نظیر بلوک استخوانی، کیوب استخوانی و…) و ممبران ها نظیر پریکارد، فاشیا، پوست آسلولار که به روش گاما استریل شده‌اند، نتایج موفقیت‌آمیزی در ترمیم بافتی داشته و میزان عوارض آن‌ها بسیار پایین و قابل مقایسه با روش‌های سنتی است. بر این اساس، استریل‌سازی با پرتوی گاما همچنان استاندارد طلایی ایمنی در تولید فرآورده‌های آلوگرافت محسوب می‌شود.

در پایان شایان ذکر است که در ایران نیز شرکت‌های دانش‌بنیان با رعایت استانداردهای بین‌المللی به تولید آلوگرافت‌های ایمن می‌پردازند. شرکت فرآورده‌ بافت ایرانیان (Regen Allograft) به عنوان تولیدکننده آلوگرافت انسانی در کشور، محصولات خود – از انواع گرافت استخوانی (پودر، ممبران، چیپس و غیره) تا درم و غضروف– را تحت نظارت مراجع ذی‌صلاح و بر اساس پروتکل‌های و AATB و Euro GTP فرآوری می‌کند.
این شرکت با اخذ گواهی‌نامه‌های کیفی نظیر ISO 13485 و به‌کارگیری سیستم اتاق تمیز در تمام مراحل تولید، تضمین می‌کند که بافت‌های اهدایی پس از غربالگری دقیق، در شرایط کاملاً استریل بسته‌بندی شوند. مرحله نهایی استریلیزاسیون تمام محصولات با اشعه گاما و توسط سازمان انرژی اتمی ایران انجام می‌شود که بالاترین سطح اطمینان از پاکی میکروبی را فراهم می‌سازد.
تعهد این مجموعه به کیفیت، اثربخشی و ایمنی باعث شده تا فرآورده‌های آلوگرافت بافت ایرانیان به عنوان انتخابی قابل اعتماد برای متخصصین ارتوپدی، دندانپزشکی، جراحی فک و صورت و دیگر رشته‌های مرتبط مطرح شوند. این تعهد به ارائه محصولات ایمن و استریل، مطابق با استانداردهای جهانی، نویدبخش آینده‌ای روشن در حوزه طب پیوند بافت در ایران است.

منابع و مراجع

• Singh R, et al. Radiation sterilization of tissue allografts: A review. World J Radiol. 2016;8(4):355-369.
• Arjmand B, et al. Effect of gamma irradiation on osteoinduction of demineralized bone powder allograft. J Med Council I.R. Iran. 1386;25(1):9-16.
• Ku JK, et al. Effect of Gamma Irradiation on the Osteoinductivity of Demineralized Dentin Matrix. J Funct Biomater. 2022;13(1):14.
• Gouk SS, et al. Alterations of human acellular dermal matrix by gamma irradiation. J Biomed Mater Res B. 2008;84(1):205-217.
• Woo SJ, et al. Comparison of irradiated and non-irradiated acellular dermal matrices in breast reconstruction. Arch Plast Surg. 2021;48(1):54-61.