دانشمندان دانشگاه کلمبیا به تازگی یک دستگاه جراحی ابداع کرده‌اند که از دندان‌های مار پیتون الهام گرفته است و می‌تواند حدود دو برابر قدرت ترمیم روتاتور کاف(عضلات گرداننده شانه) را افزایش دهد و باعث کاهش پارگی مجدد تاندون شود.
به گزارش تک‌ناک، بیشتر مردم وقتی به مار پیتون فکر می‌کنند، تصور مار بزرگی را دارند که قربانیان را به‌طور کامل منقبض کرده و می‌بلعد. امّا آیا می‌دانستید که پیتون‌ها در ابتدا با دندان‌های تیز و خمیده به سمت عقب، شکار خود را نگه می‌دارند؟ محققان از مدت‌ها پیش می‌دانستند که این دندان‌ها برای گرفتن بافت نرم به جای بریدن آن مناسب هستند، امّا هیچ‌کس هنوز نتوانسته است این مفهوم را در عمل جراحی پیاده کند.
در طول سال‌ها تقلید از عملکرد این دندان‌ها برای استفاده در جراحی، موضوع مکرر بحث در آزمایشگاه دکتر استاوروس توموپولوس، استاد ارتوپدی و مهندسی زیست‌پزشکی در دانشگاه کلمبیا، بوده است.
پیشرفت‌های بیومیمتیک در ترمیم تاندون به استخوان
توموپولوس به پیشرفت ترمیم تاندون به استخوان که برای ترمیم روتاتور کاف و بازسازی رباط صلیبی قدامی ضروری است، علاقه‌مند می‌باشد. در مقاله‌ای که 28 ژوئن توسط مجلۀ Science Advances منتشر شد، گروه تحقیقاتی او گزارش دادند که یک دستگاه الهام گرفته از دندان مار پیتون را به عنوان مکملی برای ترمیم بخیۀ روتاتور کاف فعلی توسعه داده‌اند و متوجه شده‌اند که این دستگاه حدود دو برابر قدرت ترمیم را افزایش می‌دهد.
توموپولوس گفت: با افزایش سن، بیش از نیمی از ما دچار پارگی روتاتور کاف می‌شویم که باعث درد شانه و کاهش تحرک می‌شود.
به گفتۀ وی بهترین مداخلۀ پزشکی برای این مشکل، جراحی روتاتور کاف است، امّا درصد قابل‌توجهی از این ترمیم‌ها در مدت چند ماه با شکست مواجه می‌شوند.
توموپولوس تصریح کرد: رویکرد بیومیمتیک ما با طراحی دندان‌های مار پیتون، به اتصال مجدد تاندون‌ها به استخوان با ایمنی بیشتری کمک می‌کند. این دستگاه نه تنها قدرت ترمیم را افزایش می‌دهد، بلکه می‌تواند برای بیمار شخصی‌سازی شود. ما در مورد پتانسیل دستگاه خود برای بهبود درمان آسیب‌های روتاتور کاف هیجان‌زده هستیم.
موانع و راه‌حل‌ها در ترمیم عضلات گرداننده شانه
در میان شایع‌ترین آسیب‌های تاندون، پارگی عضلات گرداننده شانه، سالانه بیش از 17 میلیون نفر را در ایالات متحده تحت تأثیر قرار می‌دهد. بروز این آسیب با بالا رفتن سن افزایش می‌یابد و بیش از 40 درصد از جمعیت بالای 65 سال، پارگی روتاتور کاف را تجربه می‌کنند.
از آنجایی که پارگی روتاتور کاف اغلب در محل قرار دادن تاندون به استخوان رخ می‌دهد، هدف ترمیم عضلات گرداننده شانه، بازیابی آناتومیکی اتصال تاندون است. جراحی ترمیمی، اولین درمان برای بازگرداندن عملکرد شانه است، که سالانه بیش از 600000 عمل با هزینۀ 3 میلیارد دلار در ایالات متحده انجام می‌شود.
با وجود این، اتصال مجدد موفقیت‌آمیز تاندون به استخوان یک چالش بالینی مهم است. میزان نارسایی بالایی پس از جراحی رخ می‌دهد که با افزایش سن بیمار و شدت پارگی، این میزان بیشتر می‌شود. این نرخ‌ها از 20 درصد در بیماران جوان با پارگی‌های خفیف تا 94 درصد در بیماران مسن با پارگی‌های شدید متغیر است. شایع‌ترین شکست در ترمیم روتاتور کاف، پاره شدن بخیه‌ها از طریق تاندون در دو یا چهار نقطۀ بخیه است، که نیروها در آنجا متمرکز می‌شوند.
اگر چه در 20 سال گذشته پیشرفت‌هایی در تکنیک‌های ترمیم روتاتور کاف صورت گرفته است، امّا این جراحی تا حد زیادی بدون تغییر باقی مانده است و همچنان بر روی بخیه‌هایی که کشش را در نقاط فشار بالا منتقل می‌کنند، تکیه دارد. پس از جراحی پیوند مجدد تاندون به استخوان، بخیه‌ها امکان دارد از طریق تاندون‌ها در این نقاط پر استرس پاره شوند و پدیده‌ای است که به نام کشش بخیه یا cheesewiring نیز شناخته می‌شود و باعث شکاف یا پارگی محل ترمیم می‌شود.
آیدن کورتالیاج، نویسندۀ اصلی این مطالعه گفت: ما به دنبال آن بودیم تا دستگاهی بسازیم که قادر باشد شکل دندان‌های پیتون را تقلید کند و به‌طور مؤثر بافت‌های نرم را بدون پارگی بگیرد و به کاهش خطر پارگی مجدد تاندون بعد از ترمیم روتاتور کاف کمک نماید.
توسعۀ دستگاه ابتکاری با الهام از دندان‌های پیتون
ایدۀ اولیۀ این گروه تحقیقاتی کپی کردن شکل دندان‌های مار پیتون بود، امّا آنها بسیار فراتر رفتند و با استفاده از شبیه‌سازی‌ها، پرینت سه‌بُعدی و آزمایش روی اجساد، رابطۀ بین شکل دندان و مکانیک‌های برش را در دست گرفتند. کورتالیاج طیف وسیعی از طرح‌‌های دندان مخصوص روتاتور کاف را تولید کرد.
نتیجۀ نهایی یک دستگاه بیومیمتیک ساخته شده از یک رزین زیست سازگار بود، که قادر به گرفتن تاندون است و آن را نمی‌برد. دندان‌ها به نسبت کوچک هستند و ارتفاع آنها 3 میلی‌متر برای یک روتاتور کاف انسان است، که حدود نصف طول یک منگنۀ استاندارد می‌باشد، به شکلی که داخل تاندون فرو نمی‌روند. پایه را می‌توان از طریق پرینت سه‌بُعدی سفارشی‌سازی کرد تا با انحنای خاص سر بازوی بیمار در محل اتصال تاندون فوق خاری (شایع‌ترین تاندون روتاتور کاف پاره شده) مطابقت داشته باشد.
کورتالیاج اعلام کرد: ما این دستگاه را به‌طور خاص طراحی کردیم تا جراحان نیازی به کنار گذاشتن روش فعلی خود نداشته باشند. آنها می‌توانند به سادگی این دستگاه را به روند جراحی اضافه کنند و قدرت جراحی ترمیمی خود را افزایش دهند.
دستورالعمل‌های آینده در ترمیم جراحی
محققان اکنون در حال کار بر روی توسعۀ یک نسخۀ قابل جذب زیستی از دستگاه هستند، که با ترمیم روتاتور کاف به استخوان تخریب می‌شود و کاربرد بالینی آن را بیشتر می‌کند. آنها همچنین در حال آماده شدن برای یک جلسه با FDA برای تسهیل انتقال دستگاه خود به بازار هستند.
