با پرینت سه بعدی داربستها رقم میخورد
استخوان مصنوعی، امید تازه برای درمان شکستگی
پژوهشگران استرالیایی موفق شدهاند داربستهایی با پرینت سهبعدی تولید کنند که همزمان، استحکام و تخلخل استخوان طبیعی را تقلید میکند؛ دستاوردی که میتواند آینده درمان شکستگیها و نقصهای استخوانی را متحول کند.
آرزوکیهان_ گروه علم و فناوری: این داربستهای نوین بهگونهای طراحی شدهاند که ضربه را تحمل میکنند، اجازه عبور مایعات را میدهند و بستری مناسب برای ترمیم بافت فراهم میسازند.
یک ایده و چند چالش
جایگزینی یا ترمیم استخوانهای آسیبدیده، یکی از چالشهای جدی پزشکی بهشمار میرود و امروزه اغلب از ایمپلنتهای فلزی یا پیوند استخوان استفاده میشود؛ روشهایی که هرکدام محدودیتهای خاص خود را دارند. فلزات به دلیل سخت بودن، میتوانند به بافتهای اطراف فشار وارد کنند،همچنین پیوند استخوان نیز همیشه امکانپذیر نیست. در این میان، پرینت سهبعدی امید زیادی برای ساخت جایگزینهای استخوانی متناسب با بدن هر بیمار ایجاد کرده است، اما طراحی داربستی که واقعاً در بدن کارایی داشته باشد، چندان ساده نیست.
«خوان پابلو اسکوبدودیاز»، از محققان حاضر در این پژوهش، میگوید: «با توجه به مشکلات موجود، سراغ پرینت سهبعدی رفتیم و دریافتیم داربستها در برابر ضربههای ناگهانی بسیار مقاوم هستند و نحوه شکست آنها هم بسته به جهتبندی ساختار داخلی، تغییر میکند. علاوه بر این، جریان مایعات درون این داربستها بسیار شبیه به استخوان واقعی است.»
او در این باره توضیح میدهد: «استخوان واقعی ساختاری بسیار پیچیده دارد و مانند اسفنج سبک و متخلخل است، اما در عین حال استحکام بالایی دارد. به دلیل شکل نامنظم و اسفنجی استخوان، پرینت آن چندان ساده نیست. اگر ساختار داربست نهایی، بیش از حد متراکم باشد، سلولها نمیتوانند درون آن رشد کنند و در صورت تخلخل بیش از حد هم، داربست بهراحتی میشکند. یافتن تعادلی دقیق میان استحکام و تخلخل و درعین حال عبور از مراحل سختگیرانه تأیید پزشکی، یکی از بزرگترین موانع این حوزه بوده است.»
الهام از بافت استخوان
برای عبور از این موانع، پژوهشگران از استخوان طبیعی الهام گرفتند که بافت آن یکنواخت نیست و بهتدریج از نواحی متراکم و فشرده به بخشهای سبکتر و اسفنجی تغییر میکند. تیم تحقیقاتی، با طراحی داربستهایی با چگالی متغیر موسوم به ساختارهای «درجهبندیشده»، این تغییر تدریجی را بازسازی کرد.
این استاد دانشگاه در ادامه توضیح میدهد: «ماده اصلی این داربستها «پلیلاکتیک اسید» (PLA) است؛ نوعی پلاستیک زیستتخریبپذیر که پیشتر نیز برای کاربردهای پزشکی مورد مطالعه قرار گرفته است. ما برای دستیابی به نتیجهای فوقالعاده، میزان تخلخل را حدود 55 درصد حفظ کردیم تا هم داربست مقاوم باشد و هم فضای کافی برای عبور مایعات و رشد سلولها فراهم شود. در نهایت، آزمایشهای مکانیکی نشان داد این داربستها در برابر ضربههای ناگهانی، عملکرد بهتری نسبت به فشارهای آرام و تدریجی دارند؛ ویژگی که میتواند آنها را برای تحمل تنشهای روزمره پس از کاشت در بدن، مناسبتر کند.»
البته با این حال، این داربستها هنوز جایگزین کامل استخوان زنده نیستند و نمیتوانند مانند استخوان واقعی رشد کرده، خود را ترمیم کنند یا بدون کمک اضافی، باعث شکلگیری رگهای خونی شوند. با وجود این محدودیتها، چشمانداز پیش رو امیدوارکننده است. این محقق و پزشک، پیشبینی کرده است طی ۵ تا ۱۰ سال آینده، شاهد استفاده عملی از این داربستها خواهیم بود، اما پیش از آن، آزمایشهای بیشتر، تأییدهای ایمنی و آمادهسازی برای تولید بیمارستانی ضروری است.
در گامهای بعدی، پژوهشگران قصد دارند با الگوبرداری بیشتر از ساختارهای زیستی، طرحهایی پیچیدهتر و کارآمدتر را توسعه داده و داربستها را در شرایط سختتر از جمله ضربههای مکرر و استفاده طولانیمدت در بدن، مورد آزمایش قرار دهند. هدف نهایی، ساخت ایمپلنتهایی است که نهتنها مقاوم و ایمن باشند، بلکه بتوانند فرآیند ترمیم طبیعی استخوان را نیز بهطور مؤثرتری پشتیبانی کنند.
انتهای پیام/