چاپ استخوان برای پیوند با دستگاهی مشابه چسب‌ حرارتی تفنگی

پژوهشگران کره‌ای و آمریکایی موفق به چاپ استخوان برای پیوند با الهام از دستگاه چسب‌ حرارتی تفنگی شده‌اند.

به گزارش تک‌ناک، این فناوری نوین می‌تواند آینده جراحی‌های ارتوپدی را متحول کند و با ارائه ایمپلنت‌های شخصی‌سازی‌شده، سرعت ترمیم استخوان را افزایش دهد و خطر عفونت‌های بعد از عمل را کاهش دهد.

برای ترمیم شکستگی‌های شدید یا بازسازی استخوان پس از برداشت تومور، اغلب از پیوند استخوان یا قطعات فلزی استفاده می‌شود. در سال‌های اخیر، روش‌های نوآورانه‌ای مثل استفاده از پوسته تخم‌مرغ یا ساختارهای زیستی داربست‌‌مانند آزمایش شده‌اند تا استخوان آسیب‌دیده بهتر ترمیم شود.

فناوری چاپ در محل جراحی

جونگ سونگ لی، یکی از پژوهشگران این مطالعه گفت: «این فناوری جدید، امکان چاپ مستقیم یک ساختار داربست‌مانند استخوانی در محل جراحی را فراهم می‌کند و باعث می‌شود که نیازی به تصویربرداری و شبیه‌سازی قبل از عمل نباشد. با این روش حتی نقص‌های پیچیده و نامنظم هم می‌توانند به‌ طور دقیق بازسازی شوند.»

این دستگاه در دمای پایین هم فرایند چاپ را انجام می‌دهد، بنابراین به بافت زنده آسیبی نمی‌زند. ماده‌ مصرفی، ترکیبی از پلی‌کاپرولاکتون (PCL) و هیدروکسی‌آپاتیت (HA) است؛ اولی یک پلیمر زیست‌تخریب‌پذیر و دومی ماده‌ای معدنی موجود در استخوان است. این ترکیب بدون استفاده از حلال‌های سمی، ذوب و در محل شکستگی تزریق می‌شود.

آزمایش‌های چاپ استخوان برای پیوند

پژوهشگران برای بهینه‌سازی استحکام، انعطاف‌پذیری و سرعت تخریب، نسبت PCL و HA را تغییر دادند. همچنین آنها آنتی‌بیوتیک‌هایی مانند وانکومایسین و جنتامایسین را به ترکیب افزودند و این شرایط را در دو مرحله آزمایش کردند:

• آزمایش سلولی: ترکیب جدید روی سلول‌های استخوانی موش و سلول‌های بنیادی مغز استخوان انسان آزمایش شد و نه‌تنها سمی نبود، بلکه رشد و تمایز سلول‌های استخوانی را تقویت کرد.
• آزمایش حیوانی: در خرگوش آزمایشگاهی مبتلا به نقص استخوان ران، این ساختارهای چاپ‌شده، ترمیم استخوانی قوی‌ و طبیعی‌ ایجاد کردند.

تصاویر دقیق نشان دادند که بعد از ۱۲ هفته، استخوان جدید به‌خوبی و طبیعی رشد کرد و هیچ نشانه‌ای از التهاب یا آسیب دیده نشد.

مزایای بالینی فناوری جدید

• امکان چاپ سفارشی ایمپلنت در حین جراحی
• کاهش زمان عمل و افزایش دقت جراحی
• رساندن موضعی آنتی‌بیوتیک برای پیشگیری از عفونت
• قابلیت شخصی‌سازی برای بیماران با نیازهای متفاوت
• هزینه کمتر و سرعت بیشتر نسبت به تولید ایمپلنت‌های آماده

لی بیان کرد: «این دستگاه دستی و کوچک است، بنابراین جراح می‌تواند زاویه، عمق و جهت چاپ را در لحظه تنظیم کند. این فرایند فقط چند دقیقه طول می‌کشد و کارایی جراحی را به‌ طور چشمگیری افزایش می‌دهد.»

آینده پیوند با فناوری چاپ استخوان

پژوهشگران عنوان کردند که قبل از ورود این فناوری به مرحله درمان انسانی، باید مراحل تولید استاندارد، فرایندهای استریل‌سازی و آزمایش روی حیوانات بزرگ‌تر کامل شود. اگر این مراحل با موفقیت انجام شود، می‌توان از این روش به صورت مستقیم در اتاق عمل برای ترمیم استخوان استفاده کرد.