مهندسی مکانیک در خدمت پزشکی، گفتگو با دکتر داود رحمت آبادی
میز خبری معاونت پژوهش و فناوری دانشگاه تهران:
گفت‌وگو با دکتر داود رحمت‌آبادی، دانش‌آموخته دکتری مهندسی مکانیک دانشگاه تهران و منتخب جشنواره پژوهش و فناوری در بخش رساله دکتری
مسیر علمی و آغاز علاقه پژوهشی
انتخاب رشته مهندسی مکانیک برای من کاملاً براساس علاقه شخصی بود. در دوره کارشناسی ارشد، علاقه‌ام به این حوزه خیلی بیشتر شد؛ به‌ویژه وقتی در قالب پایان‌نامه و تحقیقات تحت راهنمایی دکتر رامین هاشمی کار می‌کردم. همان پروژه‌ها و پژوهش‌های اولیه باعث شد تصمیم بگیرم مسیر دکتری را ادامه دهم و در حوزه‌های جدیدتر وارد شوم.
موضوع و دستاوردهای رساله
عنوان رساله دکتری من «توسعه روشی جدید در ساخت چندمقیاسی پلیمرهای حافظه شکلی جهت بهبود خواص ترمومکانیکی ساختارهای چهاربعدی» بود. در این کار، هدف اصلی ما ارائه یک روش تازه برای ساخت ساختارهای چهاربعدی بدون نیاز به مواد هوشمند بود. به دلیل محدودیت در تهیه برخی مواد اولیه، ناچار شدیم وارد مرحله طراحی و فرآوری پلیمرهای حافظه شکلی بشویم و در نهایت توانستیم آن‌ها را چاپ سه‌بعدی و چهاربعدی کنیم.
مهم‌ترین دستاورد این پروژه، طراحی و چاپ سه‌بعدی پلیمرهای حافظه شکلی نوین است که در مقایسه با مواد مشابه موجود در جهان، عملکرد بسیار بهتری دارند. پیش از این، تحقیقات بزرگ دنیا فقط روی دو ماده پلی‌لاکتیک اسید و پلی‌یورتان متمرکز بود، اما ما با همکاری دکتر اسماعیل قاسمی از پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران توانستیم پلیمرهای جدیدی با خواص و دمای انتقال بهینه تولید کنیم. نتیجه این تحقیقات انتشار بیش از ۴۰ مقاله ISI و انتخاب رساله من به‌عنوان برترین رساله در جشنواره پژوهشی دانشگاه تهران و کنفرانس بین‌المللی ساخت و تولید بود. همچنین در دوسال گذشته نیز در زمره پژوهشگران پراستناد 2% برتر دنیا قرار گرفتم.
پیوند مهندسی و پزشکی در پژوهش
تحقیقات من ترکیبی از مهندسی مکانیک، علم مواد و پزشکی است. به باور من، این روزها هیچ پژوهشی به تنهایی و در یک رشته خاص نمی‌تواند نتایج باکیفیت و قابل استفاده ارائه دهد. دانش مهندسی مکانیک در این نوع پروژه‌ها دیدگاه کاربردی و محصول‌محور را وارد حوزه پزشکی می‌کند. ما سعی کردیم مواد و ساختارهایی طراحی کنیم که بتوانند بهبود عملکرد تجهیزات درمانی و حتی ساخت اندام‌های مصنوعی را در آینده ممکن سازند.
کاربردهای پزشکی و آینده این فناوری
این مواد هوشمند نسبت به تغییر شرایط محیط مانند دما و pH واکنش نشان می‌دهند و با قابلیت چاپ سه‌بعدی، امکان ساخت هر هندسه‌ای با هزینه بسیار پایین را فراهم می‌کنند. می‌توان گفت یکی از جذاب‌ترین کاربردهای آن‌ها جایگزینی استنت‌های فلزی قلب، ریه و مثانه است؛ چون ساختارهای چاپ‌شده با این پلیمرها قابلیت شخصی‌سازی دارند و می‌توان آن‌ها را مخصوص هر بیمار طراحی کرد.
برای بهبود چاپ و خواص، از پلی‌کاپرولاکتون به‌عنوان نرم‌کننده بزرگ مولکول استفاده کردیم تا شکل‌پذیری و دمای انتقال مناسب برای کاربرد در بدن انسان به‌دست آید. همچنین با افزودن خاصیت تحریک مغناطیسی، امکان گرم‌کردن مواد بدون تماس مستقیم فراهم شد. در واقع، این فناوری مسیر چاپ اندام‌های مصنوعی را باز کرده است. نمونه‌هایی به‌صورت نمادین ساخته‌ایم، اما کاربرد بالینی نیازمند مواد گرید پزشکی و آزمون‌های دقیق زیستی است. من معتقدم با سرعت پیشرفت در زمینه چاپ چهاربعدی، طی یکی دو دهه آینده، چاپ اندام‌های بدن با مواد هوشمند دور از انتظار نخواهد بود.
چالش‌ها و مسیر موفقیت
در طول انجام پروژه، با چند چالش اساسی روبه‌رو بودیم؛ نبود امکانات آزمایشگاهی، محدودیت مالی و تشدید مشکلات در دوران کووید-۱۹. برای حل این مسائل، تصمیم گرفتیم خودمان وارد حوزه طراحی پلیمر شویم و مواد مورد نیاز را بسازیم. با حمایت دکتر کارن ابری‌نیا توانستیم از امکانات پژوهشگاه پلیمر استفاده کنیم و با همکاری مجموعه‌ای از دانشجویان کارشناسی ارشد، تجهیزات لازم برای ساخت فیلامنت، چاپ سه‌بعدی و آزمون‌های مکانیکی و حافظه‌شکلی را طراحی کردیم. پشتیبانی مالی توسط استاد راهنما، دکتر مصطفی باغانی و استاد مشاور، دکتر مجید بنی‌اسدی انجام شد. همین محدودیت‌ها باعث شد آزمایشگاه مواد هوشمند و ساختارهای دانشگاه تهران امروز به یکی از مجهزترین آزمایشگاه‌ها در این زمینه تبدیل شود.
چالش‌های بالینی و تجاری‌سازی
زیست‌سازگاری و ایمنی مواد موضوعی بود که خارج از تخصص اصلی ما قرار داشت، با این حال همکاری‌هایی با دانشکده‌های علوم پزشکی آغاز کرده‌ایم تا در آینده شرایط استفاده بالینی را فراهم کنیم. بزرگ‌ترین مانع فعلی برای ورود این فناوری به عرصه کاربردی، هزینه‌های زیاد تهیه مواد گرید پزشکی و تجهیزات پیشرفته است. حساسیت‌ها در حوزه پزشکی بالاست و همین موضوع آغاز کار را دشوار و پرهزینه می‌کند.
چشم‌انداز آینده و توصیه به پژوهشگران جوان
بعد از پایان تحصیل، همکاری من با دانشگاه تهران ادامه دارد و برای جذب هیأت علمی اقدام کرده‌ام. به دانشجویان مهندسی، به‌ویژه کسانی که علاقه‌مند به کارهای میان‌رشته‌ای هستند، توصیه می‌کنم علاقه، پشتکار و هدفمندی را هیچ‌گاه از دست ندهند.
نقش اساتید راهنما و مشاور در موفقیت علمی بسیار مؤثر است و تأمین پایدار منابع مالی از الزامات اصلی برای بالا بردن کیفیت پژوهش‌هاست. در نهایت از خانواده و اساتید راهنما و مشاور خود که در تمام مسیر از من حمایت کردند، صمیمانه سپاسگزارم.
پژوهش دکتر داود رحمت‌آبادی گامی بزرگ در پیوند علم مکانیک، مواد و پزشکی است؛ تلاشی که مرز میان فناوری ساخت و درمان را در حال تغییر و گسترش قرار داده است.
شرکت پارس مدیکیو و بنیاد فرهنگی مصلی نژاد، حامی میز خبری معاونت پژوهش و فناوری دانشگاه تهران
نظر شما :