تمت كتابة وترجمة وتدقيق هذا المقال بدعم سخي من شركة (Humabiologics Inc) وبإشراف الدكتور لؤي الزعبي
طور فريق بحثي عظامًا إصطناعية مطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد وظيفية تتغلب على العديد من أوجه القصور في مواد ترقيع العظام المستخدمة تقليديا من قبل جراحي العظام والمفاصل. حسب مقالة علمية نشرت في منشورة “الطب التطبيقي” التابعة لمجلة “العلوم”، إستخدم جراحوا العظام مادة جديدة مطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد نجحت في دمج فقرات العمود الفقري (عملية فيوجن للفقرات) عند مجموعة من الفئران وتمكنوا من إصلاح كسر/عطب في جمجمة أحد القرود.
المادة الحيوية الجديدة قوية ومرنة وقادرة على المساعدة في وتسهيل إعادة بناء نسيج العظم من تلقاء نفسها من خلال تحفيز خلايا العظم على إفراز المواد الحيوية المشكلة للنسيج العظمي (أملاح الكالسيوم ومواد عضوية متنوعة). أهم شيء مميز في هذه المادة الجديدة، أنها ليست هشة، وهي خاصية تسمح للجراحين بقص قطعة بحجم وشكل معين لتناسب المريض دون أن تتكسر بين يدي الجراح في غرفة العمليات. الهشاشة والقابية للتكسرمشكلة شائعة مع تركيبات وطعوم العظام الإصطناعية المستخدمة حاليا.
لتحقيق هذه الخاصية المحببة والمطلوبة (بعض اللين بدلا من الهشاشة)، إستخدم الباحثون تركيبة مثالية من المواد التي تشكل الحبر الحيوي اللازم للطباعة ثلالثية الأبعاد. بالإضافة لذلك قام الباحثون بطباعة الطعوم العظمية في درجة حرارة الغرفة بدلاً من الطباعة ثلاثية الأبعاد ضمن ظروف تحتاج لحرارة عالية أو تستخدم أشعة الليزر. هذا ما وضحته راميل شاه، العالمة والمتخصصة في المواد الحيوية في جامعة نورث وسترن والباحثة الرئيسية ضمن فريق البحث.
إستخدم فريق شاه نوعًا من السيراميك النشط بيولوجيًا (قادر على تخفيز خلايا العظام على الإلتصاق به والتكاثر وإفراز المكونات المشكلة للنسج العظمي) يسمى هيدروكسي-أباتيت (هيدروكسي-أباتيت عبارة عن مادة شائعة الإستخدام في محاولات ترقيع وتجديد وعلاج العظام)، وأضافوا لهذه المادة بوليمرًا (مادة بلاستيكية) يسمى “بولي-كابرو-لاكتون”.
بدلاً من استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد بتقنية الذوبان الساخن (تسخين الحبر الحيوي وتذويبه ومن ثم بثقه لبناء طبقات فوق بعضها البعض) أو الليزر لتذويب الحبر الحيوي قبل بثقه، إستخدم فريق البحث تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد القائمة على مواد مذيبة للحبر الحيوي ضمن درجة حرارة الغرفة. قام فريق البحث بتطوير مادته المذيبة من خلال مزيج فريد من ثلاثة مذيبات متوفره تجاريا بنسب وتركيز معينة.
تقول شاه إن طريقتهم المبتكرة أدت إلى تحسين البنية الدقيقة وهيكلية السقالات والطعوم العظمية المطبوعة من الحبر الحيوي. وتضيف: “السقالات والطعوم والهياكل المطبوعة لا تجف على الفور. إنها رطبة قليلاً مما يسمح لكل طبقة بالالتصاق بالطبقة السابقة “.
أطلق الفريق على مادتهم اسم “العظم عالي المرونة”. تقول شاه بأن الطابعة التي إستخدمها فريق البحث متاحة تجاريا وتكلف ما بين ٢٥٠ ألف دولار و٣٠٠ ألف دولار. تسمى هذه الطابعة ب “نظام الطباعة الحيوي ثلاثي الأبعاد” والمصنعة من قبل شركة إنفجن-تك.
في تجارب الفئران والقرود، تمت عملية إلتحام القطعة العظمية الصناعية (السقالة) المطبوعة بشكل جيد في أجسام الحيوانات. تغلغلت وتمددت الأوعية الدموية إلى مسامات المادة المطبوعة بسرعة لتروية الخلايا الملتصقة، ولا يبدو أن أجهزة المناعة لدى الحيوانات ترفض أو تهاجم الغرسة الصناعية (قطعة العظم الصناعي المطبوعة والمزروعة في الجسم). بمرور الوقت، يتوقع أن تتحلل المادة وتذوب عندما تقوم خلايا الجسم بشكل طبيعي بتجديد وبناء أنسجة العظم الجديدة، وبذلك يتم إستبدال القطعة (السقالة) الإصطناعية المزروعة بأنسجة حيوية وظيفية جديدة.
يقول آدم جاكوس، الباحث في مختبر شاه وأحد مؤلفي الورقة العلمية المنشورة: “إن المادة يمكن أن تكون مفيدة بشكل خاص للأطفال الذين يحتاجون إلى ترقيع العظام، لأنها ببساطة تنمو مع الطفل”.
قام فريق البحث بطباعة قطع وسقالات تشبه العظام لأغراض أخرى، مثل النمذجة والمحاكاة الطبية للعظام. قام علماء الأحافير أيضا بطباعة هياكل عظمية مطبوعة للديناصورات، وقام علماء آخرون بعمل نسخًا متماثلة للهيكل العظمي البشري وأطراف صناعية كأيدي روبوتية للأشخاص مبتوري الأيدي والأرجل.
ومع ذلك، فإن غرس مواد مطبوعة ثلاثية الأبعاد في جسم الإنسان يتطلب المزيد من الإختبارات والتطوير. تريد شاه نقل المادة الحيوية المطبوعة إلى التجارب السريرية البشرية مع نهاية ٢٠٢١. يأمل فريق البحث أن تكون “العظام عالية المرونة” هي الأولى في الحصول على موافقة مؤسسة الغذاء والدواء الأمريكية للإستخدام السريري لمرضى العظام والمفاصل.
خاتمة
من ميزات المادة المستخدمة والقطع العظمية الإصطناعية المطبوعة بتقنية الطباعة ثلالثية الأبعاد نجاحها في تحفيز إلتصاق خلال العظم وتحفيز تغلغل الأوعية الدموية داخلها. يبدو بأن فريق البحث قد تمكن بنجاح من تصنيع:
- طعوم عظمية إصطناعية متوافقة حيويا
- طعوم قابلة للزراعة داخل الجسم
- طعوم تحتوي مسامات بأحجام مثالية لإلتصاق وتكاثر الخلايا
- طعوم تحتوي مسامات وحجرات بأحجام مثالية لتغلغل الأوعية الدموية خلالها
- طعوم قادرة علة تحفيز خلال العظم على إفراز المواد المشكلة للنسيج العظمي من تلقاء نفسها
هل لديك سؤال أو إستفسار عن محتوى هذا المقال؟ لا تتردد في التسجيل في منتديات الموقع وطرح أسئلتك و إستفساراتك. نحب أن نسمع رأيك في محتوى هذا المقال. أيضا لا تتردد في مشاركة المقال مع من تعتقد أنه سيستفيد من محتوى هذا المقال على وسائل التواصل الإجتماعي.
المراجع:
Surgeons See Success With Experimental 3-D Printed Bone Grafts
للحصول على محتوى طبي مشابه
للحصول على محتوى طبي لمدونتك الإلكترونية ذو جودة عالية لا تتردد ب الاتصال معنا أو يمكنك شراء خدماتنا من أي مكان حول العالم من خلال زيارة حسابنا على موقع فايفر!
يمكنك أيضا مراسلتنا على البريد الإلكتروني info@medcontx.com
لدعم كتابة أو ترجمة محتوى مشابه
لدعم كتابة أو ترجمة محتوى مشابه وإضافة إسمك كراعي على المقال لا تتردد ب الاتصال معنا اليوم! دعمك هو دعم للغة العربية ودعم لكتاب شباب ودعم للقراء بمحتوى موثوق وعالي الجودة! تكلفة رعاية المقال المترجم تبدأ ب خمسة دولارات فقط!
لتعلم كتابة محتوى طبي تقني عالي الجودة باللغة العربية
لتعلم كتابة محتوى طبي تقني عالي الجودة باللغة العربية والإضطلاع على مواد تدريب وتأهيل لتصبح(ي) كاتب(ة) طبي(ة)، بادر(ي) بالتسجيل اليوم في الموقع والمشاركة في وتصفح منتدى “كتابة محتوى طبي باللغة العربية” على الرابط التالي (منتدى ميدكونتكس)