در موارد آسیب‌های جدی یا برداشتن تومور، استخوان‌ها ممکن است به راحتی ترمیم نشوند. دانشمندان روش‌هایی را برای چاپگرهای سه‌بعدی طراحی کرده‌اند تا به روند بهبود کمک کنند. این کار اغلب می‌تواند یک هفته یا حتی بیشتر طول بکشد تا یک استخوان ترمیم شود.
این جدول زمانی طولانی به کسانی که دچار آسیب‌های جدی می‌شوند و نیاز به مراقبت فوری پزشکی دارند، کمکی نمی‌کند. بنابراین، دانشمندان یک “سیستم چاپ درجا” ساختند که مستقیماً مواد استخوانی را ایجاد می‌کند. اساساً، این یک تفنگ چسب حرارتی است که استخوان‌ها را التیام می‌بخشد. جونگ سونگ لی از دانشگاه سونگ کیون کوان و یکی از نویسندگان مطالعه‌ای در مجله Device در مورد این پیشرفت، در بیانیه‌ای مطبوعاتی گفت: “فناوری پیشنهادی ما با توسعه یک سیستم چاپ درجا که امکان ساخت را مستقیماً در محل جراحی فراهم می‌کند. رویکردی متمایز ارائه می‌دهد.” این امر امکان تطبیق آناتومیکی بسیار دقیقی را حتی در نقص‌های نامنظم یا پیچیده بدون نیاز به آماده‌سازی‌های قبل از عمل مانند تصویربرداری، مدل‌سازی و فرآیندهای برش فراهم می‌کند.
تفنگ چسب حرارتی
خب، شاید نام گذاری آن به عنوان «تفنگ چسب حرارتی» کمی اغراق‌آمیز باشد، اما مکانیک کلی آن به طرز چشمگیری مشابه است. اولاً، این دستگاه به جای کار در دمای ۱۰۰ درجه سانتیگراد مانند یک تفنگ چسب حرارتی، با دمای پایین‌تری در حدود ۶۰ درجه سانتیگراد کار می‌کند. البته، خود چسب حرارتی بیشتر برای هنر و صنایع دستی نه بدن انسان مناسب است. بنابراین لی و تیمش ماده‌ای شبیه استخوان ساختند که از هیدروکسی آپاتیت (که ۵۰ درصد حجم استخوان انسان را پر می‌کند) به همراه پلی کاپرولاکتون، یک ترموپلاستیک، ساخته شده است. این مخلوط همچنین حاوی دو ترکیب ضد باکتری برای محدود کردن عفونت بود.
طرز کار دستگاه
در عمل دستگاه دقیقاً همانطور که تصور می‌کنید کار می‌کند. این ماده استخوانی به ناحیه آسیب‌دیده وارد می شود. و به سلول‌های استخوانی اجازه می‌دهد تا شکاف‌های بزرگی را پر کنند و روند ترمیم را آغاز کنند. لی در یک بیانیه مطبوعاتی گفت: «از آنجا که این دستگاه جمع و جور است و به صورت دستی کار می‌کند، جراح می‌تواند جهت، زاویه و عمق چاپ را در طول عمل به صورت بلادرنگ تنظیم کند. همچنین، ما نشان دادیم که این فرآیند می‌تواند در عرض چند دقیقه تکمیل شود». لی و تیمش این دستگاه را با ترمیم شکستگی‌های شدید استخوان ران در خرگوش‌ها آزمایش کردند. به لطف ترکیبات ضدباکتری موجود، خرگوش‌ها هیچ نشانه‌ای از عفونت یا نکروز نشان ندادند. آنها همچنین در مقایسه با خرگوش‌هایی که با سیمان استخوان، روش رایج‌تر ترمیم شکستگی‌ها، بهبود یافته بودند، نتایج بازسازی استخوان بهتری نشان دادند.
لی امیدوار است که پیشرفت‌های آینده در افزودنی‌های ضدمیکروبی، درهایی را به سوی آزمایش‌های انسانی و همچنین روشی کاملاً جدید برای درمان آسیب‌های تروماتیک استخوان باز کند. لی می‌گوید: اگر این مراحل با موفقیت انجام شوند، شاهد تبدیل شدن این رویکرد به یک راه حل عملی و فوری برای ترمیم استخوان به طور مستقیم در اتاق عمل خواهیم بود.
بیشتر بخوانید:
