اصلاح یک شکست تاریخی در سلامت زنان

چگونه به استفاده از علم مواد در چالش های سلامت زنان علاقه مند شدید؟

زمانی که من دانشجوی دکترای بیومکانیک ارتوپدی بودم، با یک متخصص زنان و زایمان تماس تلفنی گرفتم که می خواست بداند آیا کسی در آزمایشگاه من وجود دارد که بتواند نیروها را اندازه گیری کند. او به زایمان زودرس علاقه داشت و می خواست بداند که آیا یک روش پزشکی که انجام می دهد ممکن است ویژگی های غشای جنین را تغییر دهد تا آن را مستعد پارگی زودرس کند. ما در یک مطالعه برای بررسی این سوال همکاری کردیم، سپس به طور کلی شروع به همکاری کردیم، و زمانی که دکترای خود را تمام کردم، بودجه دریافت کردم و در بخش زنان و زایمان (OB/GYN) کار می‌کردم و دکترای خود را در زمینه استخوان و بیومواد انجام می‌دادم. سمت.

ما می‌توانیم هر کاری را که انجام می‌دهیم از دیدگاه مواد تنظیم کنیم تا به ما این فرصت را بدهد که آنچه مهم است را آزمایش کنیم.

امروزه چگونه از علم مواد در تحقیقات خود استفاده می کنید؟

تمرکز فعلی من روی تولید مثل است، بنابراین به زایمان زودرس علاقه مندم و چگونه از آن جلوگیری کنم، چگونه آن را تشخیص دهم، چگونه از این واقعیت دور شوم که از هر 10 نوزاد در سراسر جهان یک نوزاد زود به دنیا می آید، که می تواند منجر به یک دسته کامل شود. از اثرات ضربه ای یکی از چالش‌های حاملگی انسان این است که هیچ مدل حیوانی خوبی برای مطالعه آن وجود ندارد، زیرا جفت‌ها در گونه‌های مختلف پستانداران به طور عجیبی متفاوت شده‌اند. این به این معنی است که در شرایط in vitro مدل‌هایی که در آن سلول‌های انسانی را با بیومواد ترکیب می‌کنیم، و در سیلیکون مدل‌هایی که در آن ما مدل‌های کامپیوتری سیستم‌های مواد را می‌سازیم، حیاتی هستند زیرا به ما امکان می‌دهند چیزهایی مانند رشد اولیه جفت را مطالعه کنیم که در غیر این صورت به دلیل مسائل اخلاقی مطالعه جمعیت‌های آسیب‌پذیر غیرممکن است.

چه نوع مواد زیستی درگیر هستند؟

بافت‌های طبیعی از سلول‌ها به اضافه یک ماتریکس خارج سلولی (ECM) تشکیل شده‌اند که از چیزهایی مانند کلاژن، پروتئین‌ها و قندها در یک شبکه پیچیده شامل مولکول‌هایی که با سلول‌ها در ارتباط هستند، تشکیل شده است. اگر یک ECM مصنوعی از مثلاً هیدروژل‌ها یا مواد پلیمری بسازیم، می‌توانیم سلول‌ها را در محیطی قرار دهیم که بتوانیم مواردی مانند سفتی ماده یا اندازه منافذ آن را کنترل کنیم که بر انتشار تأثیر می‌گذارد. ما می‌توانیم هر کاری را که از نقطه نظر مواد انجام می‌دهیم تنظیم کنیم تا سیستمی بسازیم که با سلول‌ها به گونه‌ای تعامل داشته باشد که نه تنها سیستم طبیعی را تکرار کند، بلکه به ما این فرصت را می‌دهد که آنچه مهم است را آزمایش کنیم. به عنوان مثال، آیا سختی ماتریس مهم است؟ آیا انتشار مهم است؟ آیا سیگنال‌های شیمیایی مهمی وجود دارد که بتوانیم با افزودن مولکول‌ها به ECM مصنوعی خود دریافت کنیم؟

کاربردهای این تحقیق چیست؟

ما به چند چیز علاقه مندیم. یکی پارگی زودرس پرده های جنین است که در حدود 3 درصد از تمام بارداری ها اتفاق می افتد، اما به دلیل افزایش جراحی جنین شیوع بیشتری پیدا می کند. روش‌هایی برای اصلاح ناهنجاری‌های جنین قبل از زایمان، یا اصلاح چیزی در مورد جفت، لزوماً شامل بریدن کیسه‌ای از "آب" حاوی مایع آمنیوتیک است که هم در فشار و هم حجم در طول بارداری رشد می‌کند. این منجر به خطر بیشتر پاره شدن آب قبل از ترم می شود، بنابراین ما به دنبال ساخت یک پچ، با استفاده از یک رویکرد مهندسی بافت برای تقویت مکانیکی منطقه ای که جراح از آن عبور کرده است، هستیم.

ما همچنین به رشد اولیه جفت علاقه مند هستیم. ما مواد هیدروژلی ساخته‌ایم که پوشش داخلی رحم را تقلید می‌کنند، موادی که می‌توانند به عنوان یک ECM برای سلول‌های جفت اولیه عمل کنند، زیرا تلاش می‌کنیم بفهمیم این رشد چگونه اتفاق می‌افتد. مواردی که در این مرحله اولیه، در سه ماهه اول بارداری اشتباه می شوند، در سه ماهه سوم بارداری در شرایطی مانند پره اکلامپسی و محدودیت رشد جنین ظاهر می شوند. هر دو می توانند منجر به عوارض و مرگ و میر قابل توجه جنین شوند و پره اکلامپسی نیز می تواند منجر به عوارض و مرگ و میر مادر شود. اساساً جفت هنگام بارداری سعی می کند شما را بکشد و جفت متعلق به جنین است. از بافت مادر نمی آید. این کاملاً متعلق به جنین است، اما تمام این عملکردهای سیگنالینگ غدد درون ریز را دارد که می تواند بر فشار خون مادر تأثیر بگذارد. این همان چیزی است که در پره اکلامپسی اتفاق می افتد، جایی که فشار خون زن می تواند به طور خطرناکی بالا رود.

روش های دیگری که علم مواد و سلامت زنان با هم تداخل دارند چیست؟

سلامت زنان حوزه بسیار وسیع و متنوعی است. من روی بارداری کار می‌کنم، اما بخش‌هایی نیز وجود دارد که به جنبه‌های غیر بارداری دستگاه تناسلی زنان (مانند برخی سرطان‌ها)، و زمینه‌هایی مربوط به مسائل پزشکی مربوط می‌شود که در زنان شایع‌تر است (مانند پوکی استخوان) یا به‌طور متفاوتی ظاهر می‌شوند. به دلیل یک جزء هورمونی (مانند بیماری قلبی).

بیماری‌ها و شرایطی که عمدتاً یا منحصراً در زنان رخ می‌دهد، به نسبت باری که بر جامعه تحمیل می‌شود، بودجه کمتری دریافت کرده‌اند.

راه هایی که علم مواد به این موضوع وارد می شود، چندگانه است. یکی از بالغ ترین زمینه ها، اگرچه مردم لزوماً به آن فکر نمی کنند، پیشگیری از بارداری است. کاندوم ها از مواد ساخته شده اند، دیافراگم ها از مواد ساخته شده اند، دستگاه های داخل رحمی و ایمپلنت هایی مانند نورپلانت که هورمون ها را آزاد می کنند - همه این چیزها از مواد ساخته شده اند.

یکی دیگر از روش‌های تعامل علم مواد و سلامت زنان که اخیراً در اخبار منتشر شده است، کاشت‌های مش واژینال است که برای درمان بی‌اختیاری ادرار و مشکلات کف لگن استفاده می‌شود. مواد موجود در این ایمپلنت ها با موفقیت برای جراحی های فتق مورد استفاده قرار گرفته بودند، اما زمانی که آنها برای استفاده در واژن تغییر کاربری دادند، با خواص مورد نیاز مطابقت نداشتند. آنها بیش از حد سفت بودند، و در تعدادی از موارد با مشخصات بالا، ایمپلنت‌ها درد بسیار بیشتری نسبت به اصلاح آن‌ها ایجاد کردند.

اما مشکل اینجاست که شرایط اولیه یک وضعیت وحشتناک است. بسیاری از زنان، نه فقط آنهایی که زایمان کرده اند، با افزایش سن دچار افتادگی اندام های لگن می شوند و در برخی موارد رحم به داخل واژن می افتد تا جایی که در واقع شروع به خروج از بدن می کند و می توانید ببینید و آن را احساس کن این یک چیز وحشتناک است که قبلاً مورد بحث قرار نمی گرفت، و بخشی از روشن کردن مسائل مربوط به سلامت زنان صحبت در مورد چیزهایی است که قبلاً آنها را بد می دانستیم. منظور این است که مردم بگویند: «در واقع، احتمالاً این اتفاق برای مادربزرگ من افتاده است و او به دلیل شرم و به دلیل «مشکلات زنانه» در مورد آن صحبت نکرد و ما آن را در کمد نگه داشتیم. روشن کردن این چیزها و صحبت در مورد آنها بخش بزرگی از راه حل است.

امروزه رویکردهای جدیدی برای مشکلات کف لگن در نظر گرفته می‌شود که عمدتاً از موادی استفاده می‌کنند که خواص مکانیکی و هندسی بسیار متفاوتی نسبت به مواردی که برای فتق ایجاد شده بودند، دارند. بنابراین فکر می‌کنم آینده بسیار امیدوارکننده‌ای برای این حوزه وجود دارد، اما علاوه بر همه چالش‌های دیگر مربوط به مقررات و تجهیزات پزشکی و عرضه محصولات جدید به بازار، افرادی که در آن کار می‌کنند باید بر انگ شکست های قبلی علاوه بر علوم مواد و جنبه مهندسی، یک جنبه اجتماعی کامل نیز در آن وجود دارد.

شما اخیراً به عنوان مدیر افتتاحیه مرکز جدید مهندسی بهداشت زنان دانشگاه واشنگتن انتخاب شده اید. چرا داشتن چنین مرکزی مهم است؟

سلامت زنان واقعاً مورد مطالعه قرار نگرفته است. این تا حدی به این دلیل است که از نظر تاریخی، دانشمندان عمدتاً مرد بودند، اما چالش‌های اخلاقی مربوط به مطالعه افرادی که ممکن است باردار شوند نیز وجود دارد. در نتیجه، برای مدت بسیار طولانی هیچ الزامی برای نیاز به تحقیقات پزشکی برای شامل شرکت کنندگان زن، بافت های زنانه یا حتی سلول های زن وجود نداشت. عملاً کل مطالعه حرفه‌ای زیست‌شناسی در طول 100 سال گذشته بر روی سلول‌های مردانه و بافت‌های مردانه متمرکز شده است، و بهانه آن این بود: "اوه، خب، زنان خیلی پیچیده هستند" زیرا سیگنال‌های هورمونی داریم که در طول یک دوره تغییر می‌کنند. چرخه 28 روزه موسسه تحقیقاتی تصمیم گرفت با استفاده از سلول‌های مردانه آن را «ساده‌تر» نگه دارد - این استاندارد طلایی تا همین اواخر بود.

این بدان معناست که برخی چیزها، مانند این واقعیت که زنان هنگام ابتلا به بیماری قلبی عروقی نسبت به مردان علائم متفاوتی از خود نشان می دهند، چندان شناخته شده نبود. پوکی استخوان یکی دیگر از موضوعاتی است که کمتر مورد مطالعه قرار گرفته است. این حوزه تخصص من نیست، اما تعاملاتی بین هورمون‌ها و آنچه به عنوان تعادل استخوانی شناخته می‌شود (استخوان دائماً در حال «بازسازی»، ایجاد استخوان جدید و از بین بردن استخوان‌های قدیمی است) وجود دارد که زنان را بیشتر مستعد پوکی استخوان می‌کند. زنان همچنین تمایل دارند استخوان های خود را کمتر بارگیری کنند. یکی از بهترین توصیه هایی که تا به حال به مادرم کردم این بود که وقتی به 60 سالگی رسید، به او گفتم که شروع به وزنه زدن ایده خوبی است. او به من نگاه می کرد که من دیوانه هستم، اما او اکنون یک زن بسیار گاومیش، تقریباً 70 ساله است که بازوهایی دارد که من قطعاً برایش جان می دادم، زیرا او وزنه می زد و سعی می کرد برای کمک به مبارزه با پوکی استخوان وزنه بزند.

برخی از پیامدهای این عدم مطالعه سلامت زنان چیست؟

یک مقاله فوق العاده وجود داشت که سال گذشته منتشر شد علم نشان می دهد که از آنجایی که بیشتر مخترعان مردان هستند، در حالی که افرادی که چیزهایی را برای سلامت زنان اختراع می کنند، بیشتر زنان هستند، تجهیزات پزشکی کمتری برای سلامت زنان وجود داشته است. مقاله دیگری که حدود دو سال پیش منتشر شد نشان داد که اگر همه عوامل دیگر را حذف کنید، بیماری‌ها و شرایطی که عمدتاً یا منحصراً در زنان رخ می‌دهد، به نسبت باری که بر جامعه وارد می‌کنند، بودجه کمتری دریافت می‌کنند، در حالی که در مردان به میزان زیادی بیش از حد پرداخت شده است.

برای رفع این مشکل، به بودجه تحقیقاتی نیاز دارید، به شرکت هایی برای اختراع و بازاریابی دستگاه های جدید، و به افراد نیاز دارید. مرکز مهندسی سلامت زنان بر آخرین مورد از این موارد تمرکز دارد. ما قصد داریم نسل بعدی را آموزش دهیم، به طوری که در حالی که زمانی ممکن بود شما یک گروه کامل از مهندسان جوان داشته باشید که نمی دانستند می توانند در زمینه مهندسی بهداشت زنان حرفه ای داشته باشند، اکنون ما افرادی را داریم که در حال انجام تحقیقات هستند و در این زمینه کار می کنند. شرکت ها و به طور کلی فقط این حوزه جدید و در حال توسعه را تقویت می کنند.

موفقیت، چه برای مرکز جدید و چه برای تلاش کلی برای ترغیب دانشمندان مواد به تمرکز بیشتر بر مشکلات مربوط به سلامت زنان چگونه است؟

امیدوارم با روشن کردن این موضوع، همه را به آن علاقه مند کنیم. چیزی که من نمی‌خواهم اتفاق بیفتد این است که به حوزه‌ای بپردازم که منحصراً زنانه است، به طوری که در جعبه‌ای قرار می‌گیرد «اوه، اینها مشکلات زنان هستند و فقط زنان علاقه‌مند به حل آن‌ها هستند». زیرا بارداری همه را تحت تأثیر قرار می دهد. تولید مثل همه را تحت تأثیر قرار می دهد. سلامت زنان بر همه افراد تأثیر می گذارد. صرف نظر از اینکه شما مرد هستید یا زن، باید عمیقاً به این موضوع اهمیت دهید و به همین دلیل است که ما می خواهیم واقعاً به روشی جدید و هیجان انگیز برای قرن بیست و یکم روی این موضوع سرمایه گذاری کنیم. هدف بلندمدت من این است که افراد بیشتری در این زمینه مشغول به کار شوند، زیرا بدیهی است که هر چه تعداد افراد بیشتر باشد، احتمال یافتن راه حل بیشتر می شود.

• می توانید در گفتگو با مارگارت هریس به میشل اوین گوش دهید هفته نامه دنیای فیزیک پادکست