ساخت داربستهای استخوانی هوشمند با فناوری ساخت افزایشی
به گزارش خبرنگار پژوهندگان عصر ، رساله دکتری با عنوان «ساخت و بررسی رفتار شکست کامپوزیتهای مشبک درهمتنیده سرامیک/پلیمر تولیدشده با روش ساخت افزایشی» به همت بهنام عامری و با راهنمایی دکتر فتحالله طاهری بهروز و حمایت بنیاد ملی علم ایران انجام شده است.
این پژوهش با هدف توسعه داربستهای استخوانی سهبعدی و ارتقای فناوری تولید ایمپلنتهای زیستتخریبپذیر صورت گرفته است.
عامری، در تشریح ضرورت استفاده از سرامیکها در ایمپلنتهای زیستی اظهار کرد: کاربرد سرامیکها زیستسازگاری، زیستتخریبپذیری و غیرسمیبودن را تضمین میکند. این مواد قادرند یونهای کلسیم را آزاد و در نتیجه فرایند تولید و بازسازی استخوان طبیعی را تسریع کنند.
به گفته وی، سالانه میلیونها بیمار در سراسر جهان تحت عمل پیوند استخوان یا استفاده از پروتزهای مصنوعی قرار میگیرند و این حجم نیاز، اهمیت توسعه مواد نوین را دوچندان میکند.
او افزود: استخوان پس از خون، دومین بافت پیوندی پرکاربرد در جهان است و همین موضوع، ضرورت پیشرفتهای علمی در حوزه ساخت بافتهای جایگزین را برجسته میکند. ورود داربستهای سهبعدی نسل جدید، تحول قابل توجهی در این حوزه ایجاد کرده است.
این محقق در توضیح ویژگیهای این داربستها گفت: داربستهای مهندسیشده، بستری سهبعدی برای چسبندگی، تکثیر و تمایز سلولی فراهم میکنند. با توجه به استحکام فشاری بالا و سفتی مناسب، سرامیکها رفتاری مشابه با استخوان طبیعی دارند و تخلخل کنترلشده آنها به رشد بافت و تشکیل سریعتر استخوان کمک میکند.
وی افزود: ترکیب این ویژگیها با فناوری ساخت افزایشی، امکان تولید ایمپلنتهایی را فراهم کرده است که از نظر خواص مکانیکی، بیولوژیکی و ساختاری بهطور چشمگیری به استخوان طبیعی نزدیکاند.
عامری طراحی بافت مصنوعی را یکی از چالشهای اصلی مهندسی پزشکی دانست و ادامه داد: یکی از نخستین معیارهای یک بافت مصنوعی، توانایی تحمل بارهای اطراف ناحیه آسیبدیده است. موفقیت در طراحی چنین بافتی به عوامل متعددی مانند شکل کلی، ماده بهکاررفته در ساخت و تطابق آن با آناتومی بدن بستگی دارد.
این پژوهشگر بیان کرد: ویژگیهایی مانند چگالی، وزن، سطح تحمل تنش و شباهت جنس باید تا حد امکان به استخوان طبیعی نزدیک باشد تا کارایی ایمپلنت تضمین شود.
وی کارکرد اصلی این محصول را «جایگزینی استخوان در موجودات زنده» عنوان کرد و توضیح داد: برخلاف ایمپلنتهای فلزی مرسوم مانند تیتانیوم یا فولاد ضدزنگ، این نوع داربستها زیستتخریبپذیرند و امکان بازسازی سلولی فراهم میکنند.
به گفته عامری، با وجود استحکام بالا و مقاومت در برابر خوردگی فلزات، آزادسازی یونهای سمی و بروز واکنشهای آلرژیک از چالشهای جدی آنهاست.
او همچنین به پدیده «محافظت از تنش» اشاره کرد و گفت: مدول الاستیسیته بسیار بالای فلزات باعث میشود استخوانهای اطراف در طول زمان دچار لاغری و تحلیل شوند؛ مشکلی که در ایمپلنتهای سرامیکی مشاهده نمیشود.
او در پایان تأکید کرد: استفاده از سرامیکها در ایمپلنتهای زیستی علاوه بر زیستسازگاری و زیستتخریبپذیری، میتواند با آزادسازی یونهای کلسیم، روند تشکیل استخوان طبیعی را تسریع کند و افق جدیدی در تولید ایمپلنتهای پیشرفته ایجاد کند.