Shkencëtarët thonë se kanë krijuar një metodë për të printuar kockat hiperelastike për lloje të ndryshme operacionesh.

Shkencëtarët kanë disa lajme interesante në lidhje me përparimet në “pjesë këmbimi” të njeriut.

Së shpejti mund të jetë e mundur të zëvendësohen kockat e dëmtuara të njeriut me kocka sintetike, të personalizuara të krijuara në një printer 3-D.

Kjo kockë “hiperelastike” do të prodhohet me një “bojë” të bërë nga një kalcium natyral që gjendet në kockën e njeriut.

Në një përparim të rëndësishëm mbi metodat aktuale, shkencëtarët thonë se kockat e printuara me porosi mund të nxisin me shpejtësi rigjenerimin dhe rritjen e kockave.

Kjo mund t’i bëjë procedurat mjekësore më efektive, më pak të dhimbshme dhe më të gjata.

Aplikimet mund të përfshijnë riparimin e dëmtimeve kraniofaciale, dentare, kurrizore dhe të tjera të kockave dhe mjekësisë sportive.

Shkencëtarët në Universitetin Northwestern publikuan ato gjetjet muajin e kaluar në revistën Science Translational Medicine.

Lexo më shumë: Dentistët së shpejti do të printojnë dhëmbë antibakterial 3-D »

Ramille Shah, Ph.D., i cili drejtoi ekipin hulumtues, është një asistent profesor i shkencës dhe inxhinierisë së materialeve në Shkollën e Inxhinierisë McCormick të Northwestern dhe një asistent profesor i kirurgjisë në Shkollën e Mjekësisë Feinberg të Northwestern.

Shah e përshkruan kockën hiperelastike si “një biomaterial shumë i gjithanshëm, pa faktorë rritjeje, osteoregjenerues, të shkallëzuar dhe miqësor ndaj kirurgjisë”.

Shkencëtarët krijuan kockë hiperelastike për të kryer një shkrirje kurrizore në një mi dhe për të riparuar një defekt të kafkës në një majmun rezus. Provat e kafshëve do të vazhdojnë.

Shahu dhe ekipi i saj besojnë se provat njerëzore të kockave të tyre sintetike mund të fillojnë brenda pesë viteve.

Shah, e cila drejton Laboratorin e Inxhinierisë dhe Prodhimit të Aditivëve Shah në Northwestern, tha në një intervistë për Healthline se qëllimi i ekipit të saj të shkencëtarëve dhe klinicistëve ishte “të zhvillonte një biomaterial të printueshëm 3-D për rigjenerimin e indit kockor tek fëmijët”.

Pacientët pediatrikë që vuajnë nga defekte kockore nga trauma ose lindja mund të përfitojnë ndjeshëm nga kjo teknologji.

“Materialet aktuale që kirurgët përdorin për defektet kraniofaciale janë pllaka dhe vida metalike, dhe polimere, por jo të degradueshme, për punën e fytyrës”, tha Shah. “Mënyra kryesore tani është të marrësh copa kockash nga brinjët ose ijet e pacientit dhe të bësh një ‘auto-graft’ – formësoni pjesët që të përshtaten me hapësirën e defektit që duan të riformojnë. Por kjo metodë mund të shkaktojë probleme diku tjetër në trup. Auto-graftet përdoren veçanërisht me fëmijët, sepse nuk dëshironi të përdorni ‘trupa të huaj’ në pacientët pediatrikë.

Kirurgjia e implantimit të kockave është e dhimbshme dhe e ndërlikuar për fëmijët, tha ajo. Korrja e kockave për një auto-graft mund të çojë në komplikime dhe dhimbje të tjera. Implantet metalike përdoren ndonjëherë, por kjo nuk është një rregullim i përhershëm për fëmijët në rritje.

“Të rriturit kanë më shumë opsione kur bëhet fjalë për implantet,” tha Shah. “Pacientët pediatrikë jo. Nëse u jepni atyre një implant të përhershëm, duhet të bëni më shumë operacione në të ardhmen ndërsa rriten. Ata mund të përballen me vite të tëra vështirësish.”

Lexo më shumë: Barnat 3-D: Farmacia juaj tani do të printojë recetën tuaj »

Komponenti natyror i kockave është kritik për suksesin.

Përbërësi kryesor i biomaterialit të Shahut është hidroksiapatiti, një fosfat i kalciumit që është elementi kryesor strukturor (90 për qind ndaj peshës) i kockës natyrale të vertebrorit.

Shah dhe kolegët e saj përziejnë 90 për qind hidroksiapatit me 10 për qind polimer mjekësor të biokompatibël dhe të biodegradueshëm në një tretës që e bën strukturën më shumë si një lëng sesa një solid.

“Konzistenca është si ngjitësi i Elmerit,” tha Shah.

Përzierja quhet “bojë” sepse përdoret në një printer 3-D.

Pasi përzierja të jetë ekstruduar, tretësi kryesor avullon menjëherë dhe e ngurtëson materialin. Struktura e materialit është poroze dhe mund të përdoret në temperaturën e dhomës.

“Poroziteti i lartë është kritik sepse qelizat dhe enët e gjakut duhet të depërtojnë në skelën strukturore për të përmirësuar integrimin e indeve,” shpjegoi Shah.

Përveç kësaj, përqendrimi i lartë i hidroksiapatitit krijon një mjedis që nxit rigjenerimin e shpejtë të kockave.

“The [hyperelastic bone] është projektuar për të degraduar dhe rimodeluar në kockë natyrale, dhe për këtë arsye mund të rritet me pacientin, “tha Shah. “Kjo eliminon nevojën për operacione të ardhshme, siç bëhet me pllaka metalike ose implante.”

Lexo më shumë: Studiuesit zbulojnë mënyrën për të printuar indet njerëzore »

Kocka hiperelastike është e gjithanshme dhe mund të printohet në forca të ndryshme.

Kjo përfshin kocka shumë elastike, ato që mund të përballojnë ngarkesa të konsiderueshme, si dhe ato që janë më të zbrazëta ose të dendura. Këto veti mekanike përcaktohen nga arkitektura e objektit të printuar 3-D, tha Shah.

Kocka sintetike mund të personalizohet për çdo pacient.

Shumëllojshmëria e aplikacioneve përfshin riparime për frakturat e shtyllës kurrizore, lëndimet e mjekësisë sportive dhe dëmtimet e ACL dhe manshetës rrotulluese që kërkojnë shërim nga indet e buta në kockë, tha Shah.

Në aplikimet kraniofaciale dhe dentare, dhe për deformimet e fytyrës, kocka zëvendësuese mund të printohet “për t’iu përshtatur në mënyrë të përsosur simetrisë dhe anatomisë së pacientit, veçanërisht në rastet kur ka një komponent estetik të rëndësishëm për rezultatin e pacientit”, tha ajo.

“Materiali është gjithashtu shumë elastik, dhe kirurgët mund ta manipulojnë atë,” tha Shah. “Materialet e disponueshme tani janë shumë fleksibël dhe jo të vështira për t’u prerë dhe formuar. Kur kirurgët dëgjuan për këtë, ata u emocionuan shumë.”

Lexo më shumë: Të jetosh me një aparat artificial të pankreasit »

Vetitë e kockave hiperelastike janë veçanërisht të rëndësishme në riparimin e kockave në kokë dhe fytyrë.

“Në defektet kraniofaciale, ne mund të krijojmë një objekt që rregullon ose mbulon defektin, duke na lejuar të ruajmë simetrinë e fytyrës,” tha Shah. “Ne mund të printojmë diçka që është specifike për pacientin. Materiali do të kalojë nëpër skelë. Kjo është e rëndësishme, sepse nëse nuk keni enë gjaku brenda defektit, mund të keni nekrozë të indeve [tissue death]. Në skelë, qelizat do të depozitojnë material të ri kockor. Me implantet e përhershme, ju duhet t’i zëvendësoni ato me kalimin e kohës. Ky material i ri rritet me pacientin dhe është joinvaziv.”

Antibiotikët mund të shtohen për të kontrolluar infeksionin.

Studiuesit kryejnë procesin e printimit 3-D në temperaturën e dhomës, gjë që u lejon atyre të shtojnë elementë të tjerë, si antibiotikët, në bojë.

“Ne mund të inkorporojmë antibiotikë për të zvogëluar mundësinë e infeksionit pas operacionit,” tha Shah. “Ne gjithashtu mund të kombinojmë bojën me lloje të ndryshme faktorësh rritjeje, nëse nevojitet, për të përmirësuar më tej rigjenerimin. Është me të vërtetë një material shumëfunksional.”

Lexo më shumë: A janë transplantet e kokës të mundshme … dhe etike? »

Kirurgët që përdorin materialin kockor sintetik të Shahut do të jenë në gjendje të skanojnë trupin e pacientit dhe të krijojnë kockë zëvendësuese të personalizuar në një printer 3-D.

Vetitë mekanike fleksibël të biomaterialit i lejojnë mjekët ta presin dhe t’i formësojnë lehtësisht në madhësi gjatë një procedure kirurgjikale. Jo vetëm që kjo është më e shpejtë, tha Shah, por edhe më pak e dhimbshme krahasuar me përdorimin e materialit auto-sharte.

Kur ajo filloi kërkimin e saj në 2009, Shah mori fonde për fillimin e fakultetit dhe ka pasur mbështetje të vazhdueshme nga Instituti Kombëtar i Shëndetësisë (NIH).

Ajo shpreson të marrë fonde nga qeveria dhe korporatat, dhe së fundmi themeloi një ndërmarrje fillestare në Northwestern për të eksploruar aplikacionet për punën e saj.

Shahu pret me padurim një ditë kur “koha e kthimit për një implant që është i specializuar për një klient mund të jetë brenda 24 orëve. Kjo mund të ndryshojë botën e kirurgjisë kraniofaciale dhe ortopedike dhe, shpresoj, do të përmirësojë rezultatet e pacientëve.”