غرسات العظام ثلاثية الأبعاد: عظام معدنية تتكامل مع الجسم

• كاتب:
• اسم المؤلف

  البصيرة الكمومية
• 28 حزيران، 2023

يسلط الضوء على البصيرة

تقدم الطباعة ثلاثية الأبعاد ، أو التصنيع الإضافي ، خطوات كبيرة في المجال الطبي ، لا سيما مع زراعة العظام. تشمل النجاحات المبكرة زرع عظم الفك المصنوع من التيتانيوم بطباعة ثلاثية الأبعاد وغرسات مطبوعة ثلاثية الأبعاد لمرضى تنخر العظم ، مما يوفر بشكل فعال بديلاً للبتر. يتفاؤل المحترفون الطبيون بمستقبل العظام المطبوعة ثلاثية الأبعاد ، والتي يمكن أن تصحح التشوهات الجينية ، وتنقذ الأطراف من الصدمات أو المرض ، وتدعم نمو أنسجة عظمية جديدة وطبيعية بمساعدة عظام مطبوعة ثلاثية الأبعاد "مفرطة المرونة".

سياق زراعة العظام المطبوعة ثلاثية الأبعاد

تستخدم الطباعة ثلاثية الأبعاد البرامج لإنشاء كائنات من خلال طريقة الطبقات. يُعرف هذا النوع من برامج الطباعة أحيانًا باسم التصنيع الإضافي ويتضمن مواد مختلفة ، مثل البلاستيك أو المواد المركبة أو الطب الحيوي. 

هناك عدد قليل من المكونات المستخدمة في الطباعة ثلاثية الأبعاد للعظام والسقالات العظمية ، مثل:

• المواد المعدنية (مثل سبائك التيتانيوم وسبائك المغنيسيوم) ، 
• المواد غير العضوية غير المعدنية (مثل الزجاج البيولوجي) ، 
• السيراميك البيولوجي والأسمنت البيولوجي ، و 
• المواد عالية الجزيئية (مثل بولي كابرولاكتون وحمض متعدد حمض اللبنيك).

كانت إحدى أولى النجاحات في زراعة العظام المطبوعة ثلاثية الأبعاد في عام 3 عندما قامت شركة التصميم الطبي Xilloc Medical ومقرها هولندا بطباعة غرسة من التيتانيوم لتحل محل فكي مريض سرطان الفم. استخدم الفريق خوارزميات معقدة لتغيير عظم الفك الرقمي بحيث يمكن للأوعية الدموية والأعصاب والعضلات أن تلتصق بغرسة التيتانيوم بمجرد طباعتها.

التأثير التخريبي

يمكن أن يؤدي نخر العظم ، أو موت عظم الكاحل في الكاحل ، إلى ألم مدى الحياة وحركة محدودة. في بعض الحالات ، قد يحتاج المرضى إلى البتر. ومع ذلك ، بالنسبة لبعض المرضى الذين يعانون من تنخر العظم ، يمكن استخدام غرسة ثلاثية الأبعاد كبديل للبتر. في عام 3 ، استخدم مركز UT Southwestern الطبي ومقره تكساس طابعة ثلاثية الأبعاد لاستبدال عظام الكاحل بنسخة معدنية. لإنشاء عظم مطبوع ثلاثي الأبعاد ، احتاج الأطباء إلى إجراء فحوصات مقطعية للكاحل على القدم السليمة للرجوع إليها. مع هذه الصور ، عملوا مع طرف ثالث لإنتاج ثلاث غرسات بلاستيكية بأحجام مختلفة للاستخدام التجريبي. يختار الأطباء الأنسب قبل طباعة الغرسة النهائية قبل الجراحة. كان المعدن المستخدم من التيتانيوم. وبمجرد إزالة الكأس الميت ، تم وضع الكأس الجديدة في مكانها. تسمح النسخة المتماثلة ثلاثية الأبعاد بالحركة في مفاصل الكاحل وتحت الكاحل ، مما يجعل من الممكن تحريك القدم لأعلى ولأسفل ومن جانب إلى آخر.

الأطباء متفائلون بشأن مستقبل العظام المطبوعة ثلاثية الأبعاد. تفتح هذه التقنية الباب لتصحيح التشوهات الجينية أو إنقاذ الأطراف التي تضررت بسبب الصدمة أو المرض. يتم تجربة إجراءات مماثلة لأجزاء أخرى من الجسم ، بما في ذلك المرضى الذين فقدوا أطرافًا وأعضاء بسبب السرطان. بالإضافة إلى القدرة على الطباعة ثلاثية الأبعاد للعظام الصلبة ، طور الباحثون أيضًا عظامًا ثلاثية الأبعاد "مفرطة المرونة" في عام 3. وتشبه زراعة العظام الاصطناعية هذه السقالة أو الشبكة ، وهي مصممة لدعم نمو وتجديد أنسجة العظام الطبيعية الجديدة.

تداعيات غرسات العظام ثلاثية الأبعاد

قد تشمل الآثار الأوسع لزراعة العظام المطبوعة ثلاثية الأبعاد ما يلي: 

• تقوم شركات التأمين بإنشاء سياسات تغطية بخصوص الغرسات ثلاثية الأبعاد. قد يؤدي هذا الاتجاه إلى تجديدات مختلفة بناءً على المواد المطبوعة ثلاثية الأبعاد المختلفة المستخدمة. 
• أصبحت الغرسات أكثر فعالية من حيث التكلفة مع تطور تقنية الطباعة الطبية ثلاثية الأبعاد وأصبحت تجارية أكثر. ستؤدي هذه التخفيضات في التكلفة إلى تحسين الرعاية الصحية للفقراء وفي البلدان النامية حيث تشتد الحاجة إلى إجراءات فعالة من حيث التكلفة.
• يستخدم طلاب الطب الطابعات ثلاثية الأبعاد لإنشاء نماذج أولية للعظام للاختبار وممارسة الجراحة.
• تستثمر المزيد من شركات الأجهزة الطبية في الطابعات ثلاثية الأبعاد الطبية الحيوية لتلبية الطلب المتزايد في صناعة الرعاية الصحية.
• يتشارك المزيد من العلماء مع شركات التكنولوجيا لتصميم طابعات ثلاثية الأبعاد خصيصًا لاستبدال الأعضاء والعظام.
• المرضى الذين يعانون من موت العظام أو عيوبهم يتلقون مطبوعات ثلاثية الأبعاد يمكنها استعادة الحركة.

أسئلة للتعليق عليها

• كيف تعتقد أن تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد يمكن أن تدعم المجال الطبي؟
• ما هي التحديات المحتملة للحصول على غرسات ثلاثية الأبعاد؟