ترکیب مادهای از جنس شیشهی زیستی (Bio-Glass)، با عملکردی شبیه به غضروف و تقویت رشد مجدد آن از کیفیت جذب کنندهی شوک غضروف واقعی تقلید میکند. غضروف یک بافت همبند انعطافپذیر در قسمتهایی نظیر مفاصل و میان مهرهها در ستونفقرات است و درمقایسه با دیگر انواع بافتهای همبند، ترمیم آن آسان نیست. محققان امپریال کالج لندن با طراحی مادهای از جنس شیشهیزیستی، موفق به عرضهی ویژگیهای متفاوتی از آن گشتند و امیدوارند که از آن برای طراحی ایمپلنتهای جدید جهت جایگزینی دیسکهای آسیبدیدهی غضروفی بین مهرهها استفادهکنند. آنها معتقد هستند که این ماده همچنین مستعد رشد سلولهای غضروفی در زانوها میباشد که این موضوع پیشتر با روشهای مرسوم امکانپذیر نبوده است. شیشهیزیستی از سیلیکا و پلاستیک و پلیمری موسوم به پلیکاپرولاکتون (Polycaprolaction) تشکیلگشته و ویژگیهای غضروفمانندی ازجمله انعطافپذیری، قدرت، دوام طولانی و ارتجاعیبودن را از خود نشانمیدهد و میتوان آنرا بهصورت مرکبزیستی تجزیهپذیر تهیهکرد (Biodegradable ink from) و به محققان امکانمیدهد تا آنرا بهگونهی سهبعدی در قالب ساختارهایی چاپکنند که سلولهای غضروفی در زانو را به شکلگیری و رشد ترغیب سازد (فرآیندی که آنها در لولههای آزمایش قبلاً بهاثبات رساندهاند) و همچنین این شیشهی زیستی هنگامیکه آسیب ببیند، ویژگیهای خود التیامبخشی را از خود نشانمیدهد که میتواند آن را به ایمپلنتی انعطافپذیرتر و قابلاطمینانتر مبدل سازد و هنگامی که بهصورت مرکب (Ink) باشد، با سهولت بیشتری بهصورت سهبعدی چاپمیگردد.
بهعنوان درمان جایگزین برای بیمارانیکه دچار آسیب دیسکهای بینمهرهای شدهاند، هنگامیکه غضروف در ستون مهرهها دژنره میشود، دردی فرسایشی (Debilitating Pain) را برای بیماران بهجای میگذارد و درمان فعلی که شامل جوشدادن (Fusing) مهرهها به یکدیگر است، تحرک بیمار را کم مینماید.
محققان براینباورند که قادر هستند تا ایمپلنتهای دیسک غضروفی سنتتیک از جنس شیشهیزیستی را مهندسینمایند که همان ویژگیهای مکانیکی غضروف حقیقی را دارند و به پروتزهای پلاستیکی و فلزی که درحالحاضر بهکارمیروند، نیازی نخواهند داشت. این طراحی میتواند درمان را برای افرادیکه غضروف زانوی آنها آسیبدیده است بهبود بخشد. درحالحاضر جراحان بافت جای زخمگونهای ایجاد میکنند تا غضروف آسیبدیده را ترمیم نمایند ولی درنهایت بیشتر بیماران محبور به تعویض مفصل میشوند که موجب کاهش تحرک آنان میگردد.
محققان برآن هستند تا با استفادهاز مرکب شیشهیزیستی خود، سازههای بسیار کوچک و تجزیهپذیر به لحاظ زیستی را تکثیر نمایند و این مواد قالبی را فراهم خواهندساخت که ساختار غضروف واقعی در زانو را تکثیر میکند و هنگامیکه کاشته شوند، ترکیب ساختار، سختی و بیوشیمی شیشهیزیستی سلولهای غضروفی را بهوسیلهی حفرههای میکروسکپی، تحریک به رشد مینمایند.
هدف نهایی نیز تجزیهی این مواد در کمال ایمنی باگذشتزمان در بدن میباشد و غضروف جدید را در مکان خود برجای میگذارد که ویژگیهای مکانیکی مشابهی را با غضروف اصلی دارد.
آغاز تحول این شیشهیزیستی به دههی ۶۰ میلادی بازمیگردد و درواقع در زمان جنگ ویتنام طراحیشد تا به التیامبخشیدن استخوانهای سربازان جراحتیافته دراین نبرد کمککند. بیماران خیلی زود فقدان تحرکپذیری مرتبط با غضروف تخریبشده و طول مدتی را که صرف آزمودن و تسکین درد غالباً مشقتبار آن مینمایند را تصدیق میکنند. راه زیادی در پیش است تا این فنآوری به مرحلهی اجرا رسیده و در دسترس بیماران درسراسر جهان قرارگیرد.
امروزه مفصلهایی مصنوعی که بهترین عملکرد را دارند، بیشاز ۱۰۰۰برابر سختتر از غضروف طبیعیهستند و با اینکه آنها بسیار خوب عملمیکنند، نوید دستهای نوظهور از مادهی متصلی که به چرخهی طبیعی تولید غضروف نزدیکتر است و میتواند بهصورت سهبعدی چاپ شود، بهواقع موجب امیدواری محققان گشته است.با بهکارگیری این فنآوری امکان حفظ، انعطافپذیری و راحتی مفاصل و ستونمهرهها بدون استفاده از وسایل فلزی قبلی و عوارض ناشیاز آن، فراهم میگردد.
محققان براساس پیشینهای در ارتباط با ترمیم شیمیایی مواد دارای ساختار نانو و زیستی (Bio & Nanostructured)، پروتئینها و کربوهیدراتها، روش شیمیایی جدیدی را طراحیکردند تا بخش آلی (Organic) پلیکاپرولاکتون را وادار کنند تا همراه با قسمت غیرآلی سیلیکا به گونهای پایدار، همراه یکدیگر باقیبمانند.
Ref: London Imperial College & University of Milano- Bicocca July 2016
