عظام اصطناعية: الأحدث في الطباعة ثلاثية الأبعاد
جدول المحتويات:
العلماء لديهم بعض الأخبار المثيرة للاهتمام حول التقدم في الإنسان "قطع الغيار. "
قريبا قد يكون من الممكن استبدال العظام البشرية التالفة مع العظام الاصطناعية، حسب الطلب التي تم إنشاؤها على طابعة ثلاثية الأبعاد.
أدفرتيسيمنتادفرتيسيمنتسيتم إنتاج هذا العظم "المرن" مع "حبر" مصنوع من الكالسيوم الطبيعي الموجود في العظام البشرية.
في تطور كبير على الطرق الحالية، يقول العلماء أن العظام المطبوعة خصيصا يمكن أن تحفز بسرعة تجديد العظام والنمو.
يمكن أن يجعل الإجراءات الطبية أكثر فعالية، وأقل إيلاما، وأطول أمدا.
إعلانيمكن أن تشمل التطبيقات إصلاح القحفي، الأسنان، العمود الفقري، وغيرها من إصابات العظام والعظام الرياضية.
نشر العلماء في جامعة نورث وسترن نتائجهم الشهر الماضي في مجلة العلوم الطب الانتقالي.
أدفرتيسيمنت أدفرتيسيمنتاقرأ المزيد: سيقوم أطباء الأسنان قريبا بطباعة أسنان مضادة للجراثيم ثلاثية الأبعاد »
>مساعدة الأطفال
راميل شاه، دكتوراه، الذي قاد فريق البحث، هو أستاذ مساعد لعلوم المواد والهندسة في كلية نورث وسترن في ماكورميك للهندسة، وأستاذ مساعد في الجراحة في مدرسة نورث وسترن في فينبرغ للطب.
شاه يصف العظام فرط اللدونة بأنها "تنوعا للغاية، النمو خالية من عامل، أوستوريجينيراتيف، قابلة للتطوير، وجوهرية صديقة للبيئة. "
خلق العلماء العظام مفرط المرونة لتنفيذ الانصهار الشوكي في الفئران وإصلاح عيب الجمجمة في قرد ريسوس. وسوف تستمر التجارب على الحيوانات.
ويعتقد شاه وفريقها أن التجارب البشرية للعظم الاصطناعية قد تبدأ في غضون خمس سنوات.
أدفرتيسيمنت أدفرتيسيمنتوقال شاه، الذي يرأس مختبر شاه للنسيج ومصنعي المواد المضافة في شمال غرب، في مقابلة مع هيلث لاين أن هدف فريقها من العلماء والأطباء هو "تطوير المواد البيولوجية القابلة للطباعة ثلاثية الأبعاد للأنسجة العظمية التجدد في الأطفال. "
المرضى الذين يعانون من عيوب العظام من الصدمة أو الولادة يمكن أن تستفيد بشكل كبير من هذه التكنولوجيا.
"إن جراحي المواد الحاليين يستخدمون لعيوب القحف الوجهية هي ألواح معدنية ومسامير، والبوليمرات، ولكن غير قابلة للتحلل، للعمل الوجهي". "الطريقة الرئيسية الآن هي أخذ قطعة من العظام من أضلاع المريض أو الوركين والقيام" السيارات الكسب غير المشروع "- تشكيل القطع لتناسب الفضاء عيب يريدون إعادة تشكيل. ولكن هذه الطريقة يمكن أن يسبب مشاكل في أماكن أخرى من الجسم. وتستخدم الطعوم لصناعة السيارات خاصة مع الأطفال، لأنك لا تريد استخدام "الأجسام الغريبة" في المرضى الأطفال. "
إعلانجراحة زرع العظام مؤلمة ومعقدة للأطفال. حصاد العظام لصناعة السيارات في الكسب غير المشروع يمكن أن يؤدي إلى مضاعفات وآلام أخرى.وتستخدم أحيانا زرع معدنية، ولكن هذا ليس إصلاح دائم لزراعة الأطفال.
"الكبار لديهم المزيد من الخيارات عندما يتعلق الأمر يزرع"، وقال شاه. "مرضى الأطفال لا. إذا كنت تعطي لهم زرع دائم، عليك أن تفعل المزيد من العمليات الجراحية في المستقبل لأنها تنمو. قد يواجهون سنوات من الصعوبة. "
أدفرتيسيمنتادفرتيسيمنتاقرأ المزيد: 3-D الأدوية: سوف الصيدلة الخاصة بك الآن طباعة الوصفة الطبية الخاصة بك»
المكونات الصحيحة
مكون العظام الطبيعية أمر بالغ الأهمية للنجاح.
المكون الرئيسي للمادة الحيوية شاه هو هيدروكسيباتيت، وهو فوسفات الكالسيوم الذي هو العنصر الهيكلي الرئيسي (90 في المئة من وزنه) من العظام الفقارية الطبيعية.
أدفرتيسيمنتيجمع شاه وزملاؤه 90٪ من هيدروكسيباتيت مع 10٪ من البوليمرات الطبية القابلة للتحلل حيويا القابلة للتحلل في مذيب يجعل الملمس أشبه سائل من مادة صلبة.
"الاتساق هو مثل الغراء إلمر"، وقال شاه.
أدفرتيسيمنتادفرتيسيمنتويسمى الخليط "حبر" لأنه يستخدم في طابعة ثلاثية الأبعاد.
وبمجرد أن الخليط مقذوف، المذيب الرئيسي يتبخر على الفور ويصلب المواد. هيكل المادة مسامية ويمكن استخدامها في درجة حرارة الغرفة.
"المسامية عالية أمر بالغ الأهمية لأن الخلايا والأوعية الدموية يجب أن تتسلل السقالة الهيكلية لتعزيز تكامل الأنسجة"، وأوضح شاه.
وبالإضافة إلى ذلك، فإن تركيز عال من هيدروكسيباتيت يخلق بيئة التي تحفز تجديد العظام السريع.
"لقد تم تصميم عظم [فرط المرونة] ليتحلل ويعيد تشكيله في العظام الطبيعية، وبالتالي يمكن أن ينمو مع المريض". "هذا يلغي الحاجة إلى العمليات الجراحية في المستقبل، كما هو الحال مع لوحات معدنية أو يزرع. "
اقرأ المزيد: الباحثون يكتشفون طريقة طباعة الأنسجة البشرية»
منتج متعدد الاستخدامات
عظم فرط المرونة متعدد الاستخدامات ويمكن طباعته بنقاط قوة مختلفة.
وهذا يشمل عظام مرنة للغاية، تلك التي يمكن أن تحمل الأحمال الكبيرة وكذلك تلك التي هي أكثر جوفاء أو كثيفة. يتم تحديد هذه الخواص الميكانيكية من خلال بنية المادة المطبوعة ثلاثية الأبعاد، كما قال شاه.
يمكن تخصيص العظام الاصطناعية لكل مريض.
وتشمل مجموعة متنوعة من التطبيقات إصلاحات لكسور العمود الفقري، وإصابات الطب الرياضي، والإصابات أكل و الكفة المدورة التي تتطلب الشفاء من الأنسجة إلى العظام، وقال شاه.
في تطبيقات القحف والأسنان، وتشوهات الوجه، يمكن طباعة العظام استبدال "لتناسب تماما التماثل وتشريح المريض، وخاصة في الحالات التي يكون فيها عنصر جمالي مهم لنتائج المريض"، وقالت.
"المواد عالية المرونة، ويمكن للجراحين أيضا التلاعب بها". "المواد المتاحة الآن مرنة جدا، وليس من الصعب قطع وشكل. عندما سمع الجراحون عن هذا، كانوا متحمسين جدا. "
اقرأ المزيد: العيش مع آلة البنكرياس الاصطناعي»
المهم في الرأس، وجراحات الوجه
خصائص فرط مرونة هي ذات أهمية خاصة في إصلاح العظام في الرأس والوجه.
"في العيوب القحفية الوجهية، يمكننا أن نخلق كائن يحدد أو يغطي العيب، مما يسمح لنا للحفاظ على التناظر الوجه"، وقال شاه. "يمكننا طباعة شيء هو المريض محددة. المواد سوف تذهب من خلال سقالة. هذا مهم، لأنه إذا لم يكن لديك الأوعية الدموية داخل الخلل، يمكن أن يكون لديك نخر الأنسجة [موت الأنسجة]. في سقالة، وخلايا إيداع مواد العظام الجديدة. مع زراعة دائمة، لديك لاستبدالها مع مرور الوقت. هذه المادة الجديدة تنمو مع المريض وغير موسع. "
يمكن إضافة المضادات الحيوية للسيطرة على العدوى.
يقوم الباحثون بعملية الطباعة ثلاثية الأبعاد في درجة حرارة الغرفة، مما يسمح لهم بإضافة عناصر أخرى، مثل المضادات الحيوية، إلى الحبر.
"يمكننا دمج المضادات الحيوية للحد من إمكانية العدوى بعد الجراحة". "يمكننا أيضا الجمع بين الحبر مع أنواع مختلفة من عوامل النمو، إذا لزم الأمر، لمواصلة تعزيز التجدد. انها حقا مادة متعددة الوظائف. "
اقرأ المزيد: هل زراعة الرأس ممكن … والأخلاقية؟ »
بدائل شخصية
سيكون الجراحون الذين يستخدمون مادة العظام الاصطناعية شاه قادرين على مسح جسم المريض وخلق عظم بديل شخصي على طابعة ثلاثية الأبعاد.
تسمح الخواص الميكانيكية المرنة للمواد الحيوية للأطباء بقطعها بسهولة وتشكيلها لحجمها أثناء إجراء العمليات الجراحية. ليس فقط هذا أسرع، وقال شاه، ولكن أيضا أقل إيلاما مقارنة مع استخدام المواد الكسب غير المشروع لصناعة السيارات.
عندما بدأت أبحاثها في عام 2009، تلقى شاه تمويلا لبدء تشغيل هيئة التدريس، وحصل على دعم مستمر من المعاهد الوطنية للصحة (نيه).
وقالت إنها تأمل في الحصول على تمويل الحكومة والشركات، وأنشأت مؤخرا مؤسسة بدء في شمال غرب لاستكشاف تطبيقات لعملها.
يتطلع شاه إلى اليوم الذي "يمكن أن يكون زمن التحول لزرع متخصص للعملاء في غضون 24 ساعة. يمكن أن يغير هذا العالم من جراحة القحفي وجراحة العظام، وآمل أن يحسن نتائج المرضى. "
