شلیک به درد
ابزاری که با اصلاح تفنگ چسب طراحی شده، اکنون برای ترمیم استخوان‌های شکسته در جراحی‌ها کاربرد دارد. این ابزار با چاپ سه‌بعدی مستقیم گرافت‌های استخوانی روی محل شکستگی، امکان ترمیم سریع و دقیق را فراهم می‌کند.
به‌طور سنتی، ایمپلنت‌های استخوانی از فلز، استخوان اهدایی یا مواد چاپ‌شده سه‌بعدی ساخته می‌شدند اما در مواردی که شکستگی‌های استخوانی نامنظم هستند، این ایمپلنت‌ها باید پیش از جراحی طراحی و تولید شوند تا به‌خوبی با محل شکستگی تطبیق پیدا کنند. این فرآیند زمان‌بر است و نیاز به برنامه‌ریزی دقیق دارد.
چاپ در محل
ابزار جدید که روی خرگوش‌ها آزمایش شده، برای ایجاد ایمپلنت‌های استخوانی پیچیده بدون نیاز به تولید پیش از جراحی توسعه یافته است. این دستگاه به جراحان امکان می‌دهد تا در لحظه گرافت‌های استخوانی را مستقیما در محل جراحی چاپ کنند. این فناوری با حذف نیاز به تصویربرداری، مدل‌سازی و برش‌های پیش از جراحی، دقت بالایی در تطبیق با عیوب پیچیده یا نامنظم استخوانی فراهم می‌کند.
ویژگی گرافت‌های چاپ‌شده
گرافت‌های تولیدشده توسط این ابزار برای انعطاف‌پذیری ساختاری بالا، آزادسازی آنتی‌بیوتیک‌های ضدالتهابی و ترویج بازسازی طبیعی استخوان در محل گرافت بهینه‌سازی شده‌اند. جنس فیلامنت مورد استفاده در تفنگ چسب از دو جزء اصلی تشکیل شده است: هیدروکسی آپاتیت (HA) که جزء طبیعی استخوان و عامل ترویج بهبود است، و پلی‌کاپرولاکتون (PCL)، یک ترموپلاستیک زیست‌سازگار.
کنترل در لحظه توسط جراح
دکتر جونگ سئونگ لی، مهندس زیست‌پزشکی ازدانشگاه سونگ‌کیون‌کوان کره جنوبی ونویسنده این مطالعه،توضیح می‌دهد: «این دستگاه کوچک و دستی است وجراح می‌تواند جهت، زاویه و عمق چاپ را در حین عمل به‌صورت لحظه‌ای تنظیم کند.» او افزود که این فرآیند می‌تواند درچند دقیقه انجام شود، که باعث کاهش زمان جراحی و افزایش کارایی آن می‌شود.
پیشگیری از عفونت
عفونت یکی از نگرانی‌های رایج در ایمپلنت‌های جراحی است. به همین دلیل، محققان دو ترکیب ضدباکتریایی، را به فیلامنت اضافه کردند. این فیلامنت در آزمایش‌ها، چه در محیط کشت جامد و چه در محلول مایع، توانست از رشد باکتری‌های رایج پس از جراحی جلوگیری کند.
دکتر لی می‌گوید: «این رویکرد تحویل موضعی دارو، در مقایسه با تجویز سیستمیک آنتی‌بیوتیک، مزایای بالینی قابل‌توجهی دارد. این روش می‌تواند عوارض جانبی را کاهش دهد، از ایجاد مقاومت آنتی‌بیوتیکی جلوگیری کند وهمچنان به‌طور مؤثری از عفونت پس از جراحی محافظت کند.»
آزمایش روی حیوانات
این دستگاه به‌عنوان اثبات مفهوم، روی شکستگی‌های شدید استخوان ران خرگوش‌ها آزمایش شد. پس از۱۲هفته، تیم تحقیقاتی هیچ نشانه‌ای از عفونت یا آسیب بافتی مشاهده نکرد و نتایج بازسازی استخوان در مقایسه با خرگوش‌هایی که با سیمان استخوانی (یک روش رایج برای درمان عیوب استخوانی) درمان شده بودند، بهتر بود.
دکتر لی توضیح می‌دهد:«این اسکافلد (گرافت) نه‌تنها برای ادغام زیستی بابافت استخوانی اطراف طراحی شده، بلکه به‌تدریج تخریب و با استخوان جدید جایگزین می‌شود.» نتایج نشان داد که گروهی که از فناوری چاپ استفاده کردند، در پارامترهای ساختاری کلیدی مانند سطح استخوان، ضخامت قشر استخوان و گشتاور قطبی اینرسی، نتایج بهتری داشتند که نشان‌دهنده بهبود مؤثرتر استخوان و ادغام بهتر است.
گام‌های بعدی
محققان قصد دارند پتانسیل ضدباکتریایی این اسکافلد را بیشتر بهینه کنند و این روش را برای آزمایش‌های انسانی آماده کنند. دکتر لی می‌گوید: «برای پذیرش بالینی، نیاز به فرآیندهای تولید استاندارد، پروتکل‌های استریلیزاسیون معتبر و مطالعات پیش‌بالینی روی مدل‌های حیوانی بزرگ‌تر برای رعایت استانداردهای تأیید نظارتی است.» او افزود: «اگر این مراحل با موفقیت انجام شوند، این رویکرد می‌تواند به راه‌حلی عملی و فوری برای ترمیم استخوان مستقیما در اتاق عمل تبدیل شود.»
چاپ در محل
ابزار جدید که روی خرگوش‌ها آزمایش شده، برای ایجاد ایمپلنت‌های استخوانی پیچیده بدون نیاز به تولید پیش از جراحی توسعه یافته است. این دستگاه به جراحان امکان می‌دهد تا در لحظه گرافت‌های استخوانی را مستقیما در محل جراحی چاپ کنند. این فناوری با حذف نیاز به تصویربرداری، مدل‌سازی و برش‌های پیش از جراحی، دقت بالایی در تطبیق با عیوب پیچیده یا نامنظم استخوانی فراهم می‌کند.
ویژگی گرافت‌های چاپ‌شده
گرافت‌های تولیدشده توسط این ابزار برای انعطاف‌پذیری ساختاری بالا، آزادسازی آنتی‌بیوتیک‌های ضدالتهابی و ترویج بازسازی طبیعی استخوان در محل گرافت بهینه‌سازی شده‌اند. جنس فیلامنت مورد استفاده در تفنگ چسب از دو جزء اصلی تشکیل شده است: هیدروکسی آپاتیت (HA) که جزء طبیعی استخوان و عامل ترویج بهبود است، و پلی‌کاپرولاکتون (PCL)، یک ترموپلاستیک زیست‌سازگار.
کنترل در لحظه توسط جراح
دکتر جونگ سئونگ لی، مهندس زیست‌پزشکی ازدانشگاه سونگ‌کیون‌کوان کره جنوبی ونویسنده این مطالعه،توضیح می‌دهد: «این دستگاه کوچک و دستی است وجراح می‌تواند جهت، زاویه و عمق چاپ را در حین عمل به‌صورت لحظه‌ای تنظیم کند.» او افزود که این فرآیند می‌تواند درچند دقیقه انجام شود، که باعث کاهش زمان جراحی و افزایش کارایی آن می‌شود.
پیشگیری از عفونت
عفونت یکی از نگرانی‌های رایج در ایمپلنت‌های جراحی است. به همین دلیل، محققان دو ترکیب ضدباکتریایی، را به فیلامنت اضافه کردند. این فیلامنت در آزمایش‌ها، چه در محیط کشت جامد و چه در محلول مایع، توانست از رشد باکتری‌های رایج پس از جراحی جلوگیری کند.
دکتر لی می‌گوید: «این رویکرد تحویل موضعی دارو، در مقایسه با تجویز سیستمیک آنتی‌بیوتیک، مزایای بالینی قابل‌توجهی دارد. این روش می‌تواند عوارض جانبی را کاهش دهد، از ایجاد مقاومت آنتی‌بیوتیکی جلوگیری کند وهمچنان به‌طور مؤثری از عفونت پس از جراحی محافظت کند.»
آزمایش روی حیوانات
این دستگاه به‌عنوان اثبات مفهوم، روی شکستگی‌های شدید استخوان ران خرگوش‌ها آزمایش شد. پس از۱۲هفته، تیم تحقیقاتی هیچ نشانه‌ای از عفونت یا آسیب بافتی مشاهده نکرد و نتایج بازسازی استخوان در مقایسه با خرگوش‌هایی که با سیمان استخوانی (یک روش رایج برای درمان عیوب استخوانی) درمان شده بودند، بهتر بود.
دکتر لی توضیح می‌دهد:«این اسکافلد (گرافت) نه‌تنها برای ادغام زیستی بابافت استخوانی اطراف طراحی شده، بلکه به‌تدریج تخریب و با استخوان جدید جایگزین می‌شود.» نتایج نشان داد که گروهی که از فناوری چاپ استفاده کردند، در پارامترهای ساختاری کلیدی مانند سطح استخوان، ضخامت قشر استخوان و گشتاور قطبی اینرسی، نتایج بهتری داشتند که نشان‌دهنده بهبود مؤثرتر استخوان و ادغام بهتر است.
گام‌های بعدی
محققان قصد دارند پتانسیل ضدباکتریایی این اسکافلد را بیشتر بهینه کنند و این روش را برای آزمایش‌های انسانی آماده کنند. دکتر لی می‌گوید: «برای پذیرش بالینی، نیاز به فرآیندهای تولید استاندارد، پروتکل‌های استریلیزاسیون معتبر و مطالعات پیش‌بالینی روی مدل‌های حیوانی بزرگ‌تر برای رعایت استانداردهای تأیید نظارتی است.» او افزود: «اگر این مراحل با موفقیت انجام شوند، این رویکرد می‌تواند به راه‌حلی عملی و فوری برای ترمیم استخوان مستقیما در اتاق عمل تبدیل شود.»
