چاپ سه بعدی متوجه بازسازی استخوان های شکسته, که انقلابی در پزشکی بازسازی

در دهه های اخیر، علم پزشکی پیشرفت قابل توجهی داشته است و راه حل های نوآورانه ای را برای بیماری های که قبلاً دشوار بود، ارائه می دهد. یک مطالعه منتشر شده نشان داد که روشی برای استفاده از چاپ سه بعدی برای بازسازی بافت استخوانی می تواند انقلابی در پزشکی بازژنراتیو ایجاد کند.

پزشکی بازسازی شاخه ای از علوم پزشکی است که درمان هایی را برای جایگزینی بافت ها، اندام ها و سلول های آسیب دیده از بیماری ها، نقص ها یا آسیب ها توسعه می دهد. این یک رشته با نام تجاری جدید از علوم پزشکی است که انتظار می رود به بیماران مبتلا به بیماری ها و آسیب هایی که پیش از این درمان آن دشوار بود کمک کند.

مواد زیست فعال نانوساختار به دلیل قابلیت های بازساختی مورد توجه در این زمینه قرار گرفته اند. آن ها ویژگی های بافت های طبیعی را تکرار می کنند و از ساختار آن ها تقلید می کنند. این مواد پیشرفته پزشکی را می توان با استفاده از چاپ سه بعدی و فناوری های دیگر پردازش و به کار برد.

بازسازی بافت استخوان: یک پیشرفت پزشکی مهم

پیری می تواند منجر به مشکلات پیشرونده سلامت شود. بیماری هایی مانند پوکی استخوان با افزایش سن بیماران رخ خواهد داد که باعث درد افراد و افزایش بار مراقبت های پزشکی خواهد شد. درمان های سنتی شامل پیوند استخوان است. علاوه بر این، روش های دیگر نمی توانند از ویژگی ها و ساختار بافت های طبیعی تقلید کنند. به همین دلیل چندین رشته تحقیقاتی جدید از جمله مهندسی بافت استخوان توسعه یافته است.

زمینه مهندسی بافت استخوان شامل توسعه دستگاه های بیومیمتیک است که از رشد استخوان حمایت می کنند و بازسازی را القا می کنند. مواد زیست فعال پیشرفته سه بعدی به داربست های عملکردی برای استفاده در فناوری مهندسی بافت استخوان چاپ می شوند.

این ها با بافت های هدف تعامل دارند و پاسخ های درمانی را القا می کنند. ماده کامپوزیت بر اساس کلاژن نوع ۱ و هیدروکسی آپاتیت (که معمولاً در دندانپزشک نیز استفاده می شود) است زیرا اجزای اصلی بافت استخوان هستند.

ماده بیومیمتیک کامپوزیت یک پاسخ استئوپاتی تولید می کند که باعث رشد، تکثیر، و حتی تفاوت می شود. این امر منجر به بازسازی بافت استخوانی می شود. فناوری چاپ سه بعدی که معمولاً در ساخت مواد در زمینه مهندسی بافت استخوان استفاده می شود، قالب دهی اکستروژن است. این به دلیل تطبیق پذیری و مقیاس پذیری آن است. با این حال، هنوز چندین چالش کلیدی در ساخت مواد بیونیک قوی و با دوام برای کاربردهای بازسازی استخوان وجود دارد.

تغییرات خواص ویسکوزیته (A) و ویسکوالاستیک GEN-Coll/nanoHA (B) و GEN-Coll/MBG_Sr4٪ (C) در 10 درجه سانتی گراد

کلاژن گاوی نوع یک ماده امیدوارکننده برای بازسازی بافت استخوان آسیب دیده یا بیماری دار است. این مواد زیست فعال حاوی نانوذرات غنی از عملکرد هستند و می توانند به راحتی سه بعدی با استفاده از حمام پشتیبانی چاپ شوند. با این حال، برخی از مشکلات در استفاده از آنها وجود دارد. حذف کامل آن ها پس از فرایند چاپ دشوار است و عامل پیوند متقابلی که برای بهبود یکپارچگی ساختاری استنت استفاده می شود باعث از بین رفتن وضوح هندسی و فروپاشی جزئی ساختار چاپ شده خواهد شد.

فرایندهای جایگزین برای غلبه بر محدودیت های این مواد زیستی مورد نیاز است.

اکنون تیم تحقیقاتی روشی را برای ساخت مواد زیست فعال قوی تر و مناسب تر بر اساس کلاژن گاوی پیشنهاد کرده اند که به انقلابی در فناوری بازسازی بافت استخوان انسان کمک خواهد کرد.

فرایند گزارش شده در مقاله با هدف بهبود خواص تشکیل کلاژن گاوی است. عامل متقاطع به فرمول بندی چاپ اضافه می شود، و سپس از حمام پشتیبانی حذف می شوند. عامل اتصال متقابل انتخاب جنیفین است، که ثبات ساختار داربست چاپ شده کلاژن سه بعدی را با راه اندازی اتصال متقابل در جا بهبود می بخشد.

راه حل مورد استفاده برای حمام پشتیبانی آلژینیک اسید است. مطالعات دریافته اند که آلژینیک اسید ساختار چاپ شده سه بعدی ماده کلاژن را حفظ می کند و به راحتی در ۳۷ o C حذف می شود که اجازه پردازش پایدار سازه هایی با ساختارهای هندسی با وضوح بالا را می دهد. این روش با استفاده از یک پروتکل که قبلاً تأسیس شده بود، توسعه یافت.

پس از انکوبه شدن به مدت 3 ساعت و 24 ساعت در دمای 37 درجه سانتی گراد، آزمایش اسکن دامنه (A، C) و رمپ دما (B، D) را بر روی GEN-Col/nanoHA انجام دهید

لانه زنبوری و هندسه شبکه را برای ارزیابی قابلیت چاپ مواد انتخاب کنید. آزمایش های متعددی با پارامترهای مختلف انجام شد تا سطح کنترل خوبی را فراهم کند و درک درستی از نتایج ارائه دهد. تأثیر هر پارامتر بر وفاداری چاپ و حل ساختار داربست نهایی اساس تغییر را تشکیل می دهد.

مطالعه به این نتیجه رسید که این پارامترها برای رسیدن به نتایج مورد نظر نیاز به تنظیم ریز دارند زیرا در هم تنیده هستند.

تجزیه و تحلیل بصری براکت چاپ تأیید کرد که فرایند چاپ با موفقیت به تولید مثل هندسی پی می برد. خطوط و حفره های شفاف تولید می شوند. پس از lyophilization، ریولوژی توسط FE-SEM مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت که نشان داد نانوذرات با موفقیت در ماتریس توزیع شده اند.

این نتایج نشان می دهد که استفاده از این فرایند برای چاپ سه بعدی مواد کلاژن نتایج خوبی را در بازسازی بافت استخوان نشان می دهد.