עצמות מלאכותיות: האחרונה ב 3-D הדפסה

מדענים יש כמה חדשות מעניינות על ההתקדמות של חלקי חילוף אנושיים. "

בקרוב ניתן להחליף עצמות אדם פגומות בעצמות סינתטיות, מותאמות אישית שנוצרו על מדפסת תלת מימדית.

העצם "היפרלסטית" תוצג עם "דיו" העשוי מסידן טבעי המצוי בעצמות האדם.

בהתקדמות משמעותית על השיטות הקיימות, מדענים אומרים העצמות המודפס יכול במהירות לגרום התחדשות העצם וצמיחה.

->

זה יכול להפוך את ההליכים הרפואיים יעיל יותר, פחות כואב, וארוך יותר.

פרסומת

יישומים יכולים לכלול תיקון של פציעות של עצמות ורפואת ספורט, craniofacial, שיניים, עמוד השדרה ועוד.

מדענים באוניברסיטת נורת 'ווסטרן פירסמו את ממצאי המחקר שלהם בחודש שעבר בכתב העת Science Translational Medicine.

פרסומת פרסומת

קרא עוד: רופאי שיניים בקרוב להדפיס 3-D שיניים אנטיבקטריאלי »

->

עזרה לילדים

רמיל שאה, Ph.D, אשר הוביל את צוות המחקר, הוא עוזר פרופסור למדעי החומרים וההנדסה בבית הספר להנדסה של McCormick של Northwestern, ופרופסור בכיר לניתוח בבית הספר לרפואה של פיינברג.

שאה מתארת ​​עצם היפרלסטית כ"ביו-חומר רב-תכליתי, ללא גדילה, אוסטיאורגנרטיב, מדרגי, וידידותי לסביבה. "

המדענים יצרו עצם היפרלסטי לביצוע פיוז'ן בעמוד השדרה ולתקן פגם בגולגולת בקוף רזוס. ניסויים בבעלי חיים ימשיכו.

שאה וצוותה מאמינים בניסויים אנושיים של העצם הסינתטית שלהם יכולים להתחיל בתוך חמש שנים.

פרסומת פרסומת

שאה, שעומדת בראש מעבדת ההנדסה של שאה ועובדת הייצור האידאלית בנורת 'ווסטרן, אמרה בראיון ה Healthline כי מטרת צוות המדענים והקלינאים שלה היא "לפתח חומר ביולוגי להדפסה תלת מימדית עבור רקמת עצם התחדשות אצל ילדים. "

חולי ילדים הסובלים מליקויי עצמות כתוצאה מטראומה או מלידה יכולים להפיק תועלת משמעותית מטכנולוגיה זו.

"החומרים הנוכחיים המנתחים להשתמש במומים craniofacial הם צלחות מתכת וברגים, ופולימרים, אבל לא מתכלה, עבור עבודה פנים", אמר שאה. "הדרך העיקרית עכשיו היא לקחת חתיכות של עצם מן הצלעות של המטופל או הירכיים ולעשות" אוטומטי שתל "- בצורת חתיכות כדי להתאים את שטח הפגמים הם רוצים לעצב מחדש. אבל שיטה זו יכולה לגרום לבעיות במקומות אחרים בגוף. Auto-grafts משמשים בעיקר עם ילדים, כי אתה לא רוצה להשתמש "גופים זרים" בילדים חולים. "

פרסומת

ניתוח השתלת עצם הוא כואב ומסובך לילדים, היא אמרה. קציר עצם עבור שתל אוטומטי יכול להוביל סיבוכים אחרים וכאב.שתלים מתכתיים משמשים לעתים, אבל זה לא תיקון קבוע לגידול ילדים.

"למבוגרים יש יותר אפשרויות כשמדובר בשתלים", אמר שאה. "חולים פדיאטריים לא. אם אתה נותן להם שתל קבוע, אתה צריך לעשות עוד ניתוחים בעתיד כפי שהם גדלים. הם עשויים להתמודד עם שנים של קושי. "

פרסומת פרסומת

קרא עוד: 3-D סמים: בית המרקחת שלך עכשיו להדפיס את המרשם שלך

החומרים הנכונים

מרכיב עצם טבעי הוא קריטי להצלחה.

המרכיב העיקרי של חומר ביולוגי של שאה הוא hydroxyapatite, פוספט של סידן כי הוא אלמנט מבניים הראשי (90 אחוזים לפי משקל) של עצם החולייה הטבעית.

פרסומת

שאה ועמיתיה לערבב 90% hydroxyapatite עם 10 אחוזים biocompable, פולימר מתכלה רפואי בממס שהופך את המרקם יותר כמו נוזל מאשר מוצק.

"העקביות היא כמו הדבק של אלמר, "אמר שאה.

פרסומת פרסומת

התערובת נקראת "דיו" משום שהיא משמשת במדפסת תלת-ממדית.

לאחר תערובת הוא extruded, הממס הראשי מיד מתאדה וממצק את החומר. המבנה של החומר הוא נקבובי וניתן להשתמש בו בטמפרטורת החדר.

"נקבוביות גבוהה היא קריטית, משום שתאים וכלי דם חייבים לחדור לגרדום המבני כדי לשפר את האינטגרציה ברקמה", הסביר שאה.

בנוסף, הריכוז הגבוה של hydroxyapatite יוצר סביבה שגורמת התחדשות העצם מהירה.

"[העצם ההיפרלסטית] נועדה להשפיל ולשפץ לעצם טבעית, ולכן יכולה לצמוח עם המטופל", אמר שאה. "זה מבטל את הצורך ניתוחים בעתיד, כפי שנעשה עם צלחות מתכתי או שתלים. "

קרא עוד: חוקרים לגלות דרך להדפיס רקמה אנושית»

מוצר תכליתי

העצם היפרלסטית הוא תכליתי וניתן להדפיסו בעוצמות שונות.

זה כולל עצמות אלסטיות מאוד, אלה שעומדות בפני עומסים משמעותיים, כמו גם אלה חלולים יותר או צפופים. תכונות מכניות אלה נקבעות על ידי האדריכלות של האובייקט המודפס תלת-ממדי, אמר שאה.

עצם סינתטי יכול להיות מותאם אישית עבור כל מטופל.

מגוון היישומים כולל תיקונים עבור שברים בעמוד השדרה, פציעות רפואיות של ספורט, ופציעות ACL ו- rotator, אשר דורשות ריפוי של רקמות עד עצם.

באפליקציות craniofacial ובשיניים, ובעיות פנים, ניתן להדפיס את העצם החלופית כך שתתאים באופן מושלם לסימטריה ולאנטומיה של המטופל, במיוחד במקרים בהם קיים מרכיב אסתטי חשוב לתוצאת החולה..

"החומר הוא גם אלסטי, ומנתחים יכולים לתמרן אותו," אמר שאה. "החומרים הזמינים כיום הם גמישים מאוד, ולא קשה לחתוך ולעצב. כשמנתחים שמעו על כך, הם התרגשו מאוד. "

קרא עוד: לחיות עם מכונת לבלב מלאכותית

חשוב בראש, ניתוחי פנים

המאפיינים של עצם היפרלסטית הם קריטיים במיוחד לתיקון עצמות בראש ובפנים.

"ב פגמים craniofacial, אנחנו יכולים ליצור אובייקט זה מתקן או מכסה את הפגם, ומאפשר לנו לשמור על סימטריה הפנים," אמר Shah. "אנחנו יכולים להדפיס משהו שהוא ספציפי לסבלנות. החומר יעבור דרך הפיגום. זה חשוב, כי אם אין לך כלי דם בתוך הפגם, אתה יכול לקבל רקמת נמק [מוות רקמות]. ב פיגום, תאים להפקיד חומר העצם החדש. עם שתלים קבועים, אתה צריך להחליף אותם לאורך זמן. חומר חדש זה גדל עם המטופל והוא אינו פולשני. "

ניתן להוסיף אנטיביוטיקה כדי לשלוט בזיהום.

החוקרים מבצעים את תהליך ההדפסה בתלת-מימד בטמפרטורת החדר, דבר המאפשר להם להוסיף אלמנטים נוספים, כגון אנטיביוטיקה, אל הדיו.

"אנו יכולים לשלב אנטיביוטיקה כדי להפחית את האפשרות של זיהום לאחר ניתוח", אמר Shah. "אנחנו גם יכולים לשלב את הדיו עם סוגים שונים של גורמי גדילה, אם יש צורך, כדי לשפר את התחדשות. זה באמת חומר רב תכליתי. "

קרא עוד: האם השתלות ראש אפשרי … ואתית? »

תחליפים מותאמים אישית

המנתחים המשתמשים בחומר העצם הסינתטי של Shah יוכלו לסרוק את גוף המטופל וליצור עצם חלופית מותאמת אישית במדפסת תלת-ממדית.

תכונות מכניות גמישות של חומר ביולוגי לאפשר לרופאים לחתוך בקלות ולעצב אותו לגודל במהלך הליך כירורגי. לא רק זה מהר יותר, אמר Shah, אבל גם פחות כואב לעומת שימוש בחומר אוטומטי השתל.

כשהחלה את המחקר שלה בשנת 2009, קיבל שאה מימון סטארט-אפים, ותמך באופן קבוע במכון הלאומי לבריאות (NIH).

היא מקווה להשיג מימון ממשלתי וארגוני, ולאחרונה הקימה מפעל הזנק ב Northwestern לחקור יישומים עבור עבודתה.

שאה מצפה ליום שבו "זמן התפנית עבור שתל זה התמחה עבור לקוח יכול להיות בתוך 24 שעות. זה יכול לשנות את העולם של ניתוח craniofacial ו אורתופדי, ואני מקווה, ישפר את התוצאות המטופל. "

-