«تفنگ چسب» برای چاپ سه‌بعدی استخوان؛ ترمیم شکستگی‌ها آسان‌تر می‌شود

محققان کره جنوبی و ایالات متحده یک دستگاه شبیه به «تفنگ چسب» توسعه داده‌اند که می‌تواند پیوندهای استخوانی زیست‌تخریب‌پذیر را به صورت سه‌بعدی و مستقیماً در محل شکستگی یا نقص استخوانی در حین عمل جراحی چاپ کند. این فناوری می‌تواند برای ساخت ایمپلنت‌های کاملاً شخصی‌سازی‌شده استفاده شود و خطر عفونت پس از عمل را کاهش دهد.

براساس گزارش نیواطلس، این دستگاه که نسخه‌ای اصلاح‌شده از یک تفنگ چسب معمولی است، برای چاپ در دمای پایین طراحی شده تا به بافت‌های زنده اطراف آسیب نرساند. «کارتریج» یا «چسب» این تفنگ، از یک کامپوزیت خاص ساخته شده است؛ در این کامپوزیت پلی‌کاپرولاکتون (یک پلیمر زیست‌تخریب‌پذیر که به عنوان داربستی پایدار برای استخوان آسیب‌دیده عمل می‌کند) و هیدروکسی‌آپاتیت (ماده‌ای معدنی که به‌طور طبیعی در استخوان انسان یافت می‌شود و به رشد سلول‌های استخوانی جدید کمک می‌کند) وجود دارد.

تفنگ چسب برای پیوند استخوان

داربست چاپ‌شده توسط این دستگاه به‌طور بیولوژیکی با بافت استخوان اطراف یکپارچه می‌شود و به مرور زمان از بین می‌رود و جای خود را به استخوان تازه‌شکل‌گرفته می‌دهد.

یکی از مهم‌ترین مزایای این فناوری، قابلیت ترکیب مستقیم آنتی‌بیوتیک‌ها (مانند وانکومایسین و جنتامایسین) با این کامپوزیت است. این کار به آزادسازی موضعی و هدفمند دارو در محل جراحی منجر می‌شود که به‌طور مؤثر از عفونت‌های بعد از عمل جلوگیری می‌کند و نیاز به مصرف آنتی‌بیوتیک‌های خوراکی و خطر مقاومت آنتی‌بیوتیکی را کاهش می‌دهد.

محققان دانشگاه سونگ‌کیون‌کوان توضیح می‌دهند: «فناوری ما رویکردی متمایز از سیستم‌های چاپ مرسوم ارائه می‌دهد و به‌صورت لحظه‌ای استفاده از یک داربست را مستقیماً در محل جراحی امکان‌پذیر می‌کند.»

از آنجایی که این دستگاه جمع‌وجور و دستی است، جراح می‌تواند در لحظه، جهت، زاویه و عمق چاپ را تنظیم کند تا یک تطابق آناتومیکی بسیار دقیق، حتی در نقص‌های پیچیده و نامنظم، ایجاد شود. این فرایند که تنها در عرض چند دقیقه تکمیل می‌شود، زمان عمل جراحی را به‌طور چشمگیری کاهش می‌دهد.

محققان این فناوری را روی مدل‌های حیوانی (خرگوش) با یک نقص استخوانی بزرگ که به‌طور طبیعی قابل ترمیم نبود، آزمایش کردند. نتایج پس از ۱۲ هفته با روش سنتی استفاده از «سیمان استخوانی» مقایسه شد.

گروهی که داربست چاپ‌شده را دریافت کرده بودند، نتایج بسیار بهتری در پارامترهای ساختاری مانند سطح استخوان، ضخامت قشر استخوان و مقاومت در برابر پیچش نشان دادند. این به معنای بهبودی مؤثرتر و یکپارچگی بهتر استخوان بود و هیچ نشانه‌ای از التهاب غیرطبیعی یا آسیب بافتی در اطراف محل چاپ مشاهده نشد. با وجود نتایج بسیار امیدوارکننده، این فناوری هنوز برای تبدیل‌شدن به یک ابزار استاندارد در اتاق‌های عمل به زمان نیاز دارد.

یافته‌های این پژوهش در ژورنال Device منتشر شده است.