به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، در دهه گذشته، چاپ سه‌بعدی از یک ایده آینده‌نگر به ابزاری انقلابی تبدیل شده است. در پزشکی، توانایی آن در تولید ساختارهای پیچیده و سفارشی، شیوه درمان جراحات و بیماری‌ها را به ویژه در بازسازی استخوان‌ها و بافت‌های دیگر تغییر داده است.  ساخت افزایشی (که به طور فنی به نام چاپ سه‌بعدی شناخته می‌شود) اشیاء را بر اساس یک مدل دیجیتال ایجاد می‌کند و آن‌ها را لایه به لایه می‌سازد. در پزشکی، این فناوری برای ساخت اشیاء بی‌تحرک مانند ایمپلنت‌ها و پروتزها استفاده می‌شود، اما همچنین می‌تواند بافت‌های زنده‌ای ایجاد کند که به بدن کمک می‌کنند تا خود را ترمیم کند. این پیشرفت هیجان‌انگیز که به آن بیوپرینتینگ گفته می‌شود، از ساختارهای کوچکی به نام داربست استفاده می‌کند که با سلول‌های خود بیمار پر شده‌اند تا رشد بافت جدید را هدایت کنند. این کار باعث می‌شود ساختار چاپ شده با بدن سازگاری بیشتری داشته باشد و خطر رد آن کاهش یابد. همچنین کمک می‌کند تا بافت جدید سریع‌تر بهبود یابد و مؤثرتر عمل کند. در آینده، ممکن است از این فناوری حتی برای چاپ اعضای کامل برای پیوند استفاده شود که می‌تواند مشکل کمبود جهانی اعضای اهداکننده را حل کند.

تاریخچه پیوند استخوان

اولین پیوند استخوان مستند شده در سال 1686 توسط جراح هلندی، جاب فان میکرن، انجام شد، زمانی که او از جمجمه سگ (زنوگرافت) برای ترمیم نقص جمجمه یک سرباز استفاده کرد. امروزه، بیش از دو میلیون پیوند استخوان در سال در سراسر جهان انجام می‌شود. درمان نقص‌های استخوانی با اندازه بحرانی که مرتبط با تومورها یا ناشی از تروما هستند، هنوز یک نیاز بالینی برآورده نشده باقی مانده است. درمان‌های کنونی که از زنوگرافت‌ها، آتوگرافت‌ها یا آلوگرافت‌ها استفاده می‌کنند، دارای محدودیت‌های جدی زیادی هستند، از جمله محدودیت در تأمین، عوارض در محل برداشت، و انتقال بیماری. همچنین خطر رد بدن بیگانه وجود دارد. آتوگرافت به‌عنوان بهترین روش در نظر گرفته می‌شود، اما همچنین با اختلالات در محل برداشت و کمبود در دسترس بودن همراه است. آلوگرافت‌ها (بافت‌هایی که از جنازه‌های انسانی یا اهداکنندگان زنده به‌دست می‌آید) و زنوگرافت‌ها (بافت‌هایی که از یک گونه متفاوت از گیرنده نمونه به‌دست می‌آید) خطر واکنش ایمنی بیش از حد و در نتیجه رد پیوند را دارند بازسازی نقص در بافت استخوان به‌عنوان یک روش جراحی، فرآیندی زمان‌بر و از نظر فنی دشوار است. اثر مورد نظر همیشه به‌دست نمی‌آید و بیمار ممکن است با درد باقی‌مانده، عدم پیوند یا عفونت مقاوم به درمان مواجه شود. در این صورت، ممکن است تصمیم به انجام قطع عضو ثانویه گرفته شود. چاپ فضایی (چاپ سه‌بعدی) فرآیند تولید اشیاء فیزیکی بر اساس مدل کامپیوتری است.این یک زیرمجموعه از تولید به نام تولید افزایشی (AM) است. تولید افزایشی سه‌بعدی (چاپ سه‌بعدی) اخیراً در بسیاری از زمینه‌های پزشکی به‌طور گسترده‌ای استفاده شده است. از جمله، ارتوپدی انکولوژی است که بیشتر از همه از آن استفاده می‌کند. استخوان‌ها و نقص‌ها و تومورها برای برنامه‌ریزی جراحی، ابزارهای جراحی شخصی‌سازی‌شده برای ابزارهای جراحی شخصی‌سازی‌شده و تولید ایمپلنت‌ها مدل‌سازی می‌شوند که در حال حاضر رایج‌ترین کاربردها هستند.

تلاش‌های پیشگامانه در اروپا

درمان نقص‌های استخوانی بزرگ یا پیچیده یکی از سخت‌ترین چالش‌ها در جراحی است. چه ناشی از تصادفات، جراحی سرطان یا مشکلات مادرزادی باشد، این نقص‌ها اغلب با گرافت‌های استخوانی سنتی به خوبی بهبود نمی‌یابند. یکی از مشکلات بزرگ این است که بدن در رشد رگ‌های خونی داخل گرافت مشکل دارد، که برای بهبودی صحیح ضروری است. محققان در اروپا در حال پیشگامی در توسعه فناوری‌های نوآورانه و پیشگامانه برای مقابله با این مشکل هستند، با ابتکاراتی که در سرتاسر قاره پخش شده‌اند. محققان در موسسه بیوتکنولوژی کاتالونیا (IBEC) داربست‌های چاپ سه‌بعدی از اسید پلی‌لاکتیک و فسفات کلسیم ساخته‌اند که از رشد استخوان و تشکیل رگ‌های خونی پشتیبانی می‌کنند. این داربست‌ها در آزمایش‌های آزمایشگاهی و حیوانی نتایج خوبی نشان داده‌اند، جایی که داربست‌ها باعث رشد سلول‌های بنیادی و آزادسازی فاکتورهای رشد شده‌اند و به طور موفقیت‌آمیزی رگ‌های خونی را به ناحیه در حال بهبود جذب کرده‌اند. در دانشگاه برگن، گروه مهندسی بافت در حال کار بر روی دو پروژه مهم است که از سلول‌های بنیادی خود بیمار برای چاپ جایگزین‌های استخوانی استفاده می‌کنند. این ساختارهای شخصی‌سازی شده به طور کامل طراحی شده‌اند تا به طور دقیق مناسب باشند، شانس رد را کاهش دهند و بهبود بیمار را تسریع کنند. پروژه بازسازی هوشمند استخوان (SBR) که با بودجه اتحادیه اروپا تأمین می‌شود، در حال توسعه ایمپلنت‌های هوشمند برای ترمیم سریع استخوان با استفاده از پلیمرهای پزشکی است. طراحی این ایمپلنت‌ها همچنین شامل حسگرهایی است که عملکرد ایمپلنت را نظارت می‌کنند و داده‌های لحظه‌ای درباره رشد استخوان و مشکلات احتمالی ارائه می‌دهند. مطالعات در مدل‌های حیوانی بزرگ در حال انجام است تا این رویکرد را تأیید کنند.

معرفی همکاری‌های بین مؤسسات آکادمیک و شرکت‌های خصوصی

مرکز تحقیقاتی ترانسلاتیونال استخوان، مفصل و بافت نرم در درسدن در حال کار بر روی مواد چاپ سه‌بعدی است که از ترمیم استخوان حمایت می‌کنند، با استفاده از مواد خود بیماران که به رشد سلول‌های استخوانی کمک می‌کنند. آن‌ها همچنین سیمان استخوانی را با ژل‌های نرم پر شده از سلول‌های زنده ترکیب کرده‌اند تا ایمپلنت‌های سفارشی و مقاومی ایجاد کنند. هدف آن‌ها این است که ایمپلنت‌های استخوانی بسازند که به خوبی در بدن عمل کنند و این درمان‌های چاپ سه‌بعدی را به استفاده واقعی در بیمارستان‌ها یا حتی در فضا نزدیک‌تر کنند. یک مثال هیجان‌انگیز دیگر از شرکت BellaSeno است که در همکاری با موسسه یولیوس ولف در بیمارستان چاریتِه برلین کار می‌کنند. آن‌ها داربست‌های استخوانی چاپ سه‌بعدی تولید می‌کنند که می‌توانند از رشد استخوان جدید حمایت کنند و آن را هدایت کنند. سیستم سفارشی آن‌ها از یک فرآیند چاپ دقیق و سریع استفاده می‌کند که با استانداردهای تولید پزشکی بین‌المللی (ISO 13485) مطابقت دارد. این ایمپلنت‌ها در حال حاضر برای استفاده بالینی ارزیابی می‌شوند و امیدواری برای بیمارانی که نقص‌های استخوانی بزرگ دارند به ارمغان می‌آورد. چنین همکاری‌هایی بین مؤسسات آکادمیک و شرکت‌های خصوصی ضروری هستند. این همکاری‌ها به تسریع فرآیند تبدیل کشفیات تحقیقاتی به درمان‌های واقعی که در بیمارستان‌ها در دسترس قرار می‌گیرند کمک می‌کنند. این شراکت‌ها همچنین تضمین می‌کنند که ایمنی، کیفیت و اثربخشی در هر مرحله از توسعه اولویت باقی بمانند.

غلبه بر چالش‌ها

استفاده از چاپ سه‌بعدی در پزشکی به سرعت از آزمایشگاه‌های تحقیقاتی به استفاده بالینی واقعی منتقل می‌شود. موارد اروپایی ذکر شده نشان می‌دهند که چگونه این فناوری در حال حاضر به بیماران کمک می‌کند تا بهتر و سریع‌تر بهبود یابند. این‌ها همچنین راه را برای دوره جدیدی از پزشکی شخصی‌سازی شده و بازسازی‌کننده هموار می‌کنند. با این حال، هنوز برخی موانع باید رفع شوند. ایمپلنت‌های چاپ شده باید قادر به حفظ استحکام و ایمنی خود در طول زمان باشند، بنابراین مطالعات طولانی‌مدت و آزمایش‌های بیمار ضروری است. این مطالعات به محققان کمک می‌کند تا درک بهتری از عملکرد مواد در بدن در طول سال‌ها پیدا کنند. ابزارهای پزشکی جدید همچنین باید از مقررات ایمنی سختگیرانه پیروی کنند که زمان‌بر است، اما به محافظت از بیماران و ایجاد اعتماد کمک می‌کند. پیشرفت به همکاری نزدیک بین دانشمندان، پزشکان، مهندسان و مقامات تنظیم‌کننده بستگی دارد. با پیشرفت تحقیقات و آزمایش‌ها، احتمالاً چاپ سه‌بعدی به یک بخش روتین از جراحی تبدیل خواهد شد. ایمپلنت‌های شخصی‌سازی‌شده و مبتنی بر سلول به زودی ممکن است به گزینه‌ای استاندارد برای ترمیم استخوان و بافت تبدیل شوند و ما را به آینده‌ای نزدیک‌تر می‌کند که درمان‌ها ایمن‌تر، سریع‌تر و فقط برای شما ساخته می‌شوند.

پایان مطلب/.