استخوانهای چاپی سه بعدی دیگر چیزی نیستند که در آینده بدنبال آن بگردید. آنها الان نیز بسیار واقعی هستند! در ادامه این مقاله را بخوانید تا در مورد پروژه های استخوانی چاپ شده سه بعدی در پزشکی امروز بدانید.

چاپ سه بعدی استخوان و نیاز به یک جایگزین

ممکن است که افراد به علت تصادفات یا بیماری دچار شکستگی یا از دست دادن استخوان خود شوند. به عنوان یک پزشک ، پزشکان پیوند استخوانی یا قسمتهایی از بافت استخوان را از یک اهدا کننده مغز استخوان یا قسمتی از آن را دریافت می کنند. و با استفاده از پیچ و پلاک ، پیوندها می توانند به بدن در بازسازی ساختار استخوان سالم کمک کنند.

متأسفانه ، این روند دارای نقص های آشکاری است. ابتدا ، پیوند استخوان باید برش داده شود تا دقیقاً در جایی که استخوان قبلی در آن قرار داشت ، جا بگیرد. دوم ، اگر صفحات فلزی یا داربست ها در حین عمل وارد شوند تا باعث جوش خوردن استخوان شودند ، معمولاً بعد از جراحی باید برداشته شوند. و در آخر اینکه ، برای کسانی که مقدار زیادی استخوان در بدن  از جمله دست و پا را ندارند ، غالباً تنها گزینه قطع عضو است.

استخوان های چاپی سه بعدی می توانند با ایجاد طبیعی تر و راحت تر فرآیند جایگزینی ، همه این موارد را تغییر دهند. پزشکان دیگر نیازی به پیوند استخوان از استخوان دیگر یا جستجوی اهداکننده استخوان ندارند: آنها می توانند ناحیه را اسکن کرده و ساختار استخوان جدید را مدل سه بعدی کنند. با استفاده از فن آوری اسکن سه بعدی و مدل سازی ، هر ایمپلنت دقیقاً به شکل استخوان بیمار شکل می گیرد.

همچنین سرعت تولید نیز بسیار مهم است . پس از چاپ سه بعدی ، استخوان می تواند در بدن بیمار کاشته شود. در حالت ایده آل ، با رشد استخوان جدید پیوند استخوان حل می شود و نیاز به جراحی بیشتر را کاهش می دهد. اگرچه چنین استخوان هایی را می توان با استفاده از ترکیباتی شبیه به استخوان طبیعی چاپ کرد ، اما محققان همچنین در جستجوی چاپ استخوان در سایر مواد با خصوصیات ویژه هستند.

چاپ سه بعدی قلب انسان بیشتر بخوانید

Xilloc شرکتی که در اروپا مستقر است ، در تولید ایمپلنت های خاص بیماران ، از جمله کاشت استخوان چاپی سه بعدی تخصص دارد. براساس سی تی اسکن از بیمار ، مهندسان کاشت ها را به همراه جراحان طراحی می کنند تا کاملاً در جای خود قرار بگیرند.

این شرکت هلندی در حال تولید یک ماده چاپی سه بعدی مانند استخوان با کلسیم فسفات است ، که یک ترکیب اصلی است که در استخوان طبیعی یافت می شود . نتیجه اینکه ، در نهایت با هم ادغام می شود و به بخشی از استخوان موجود بیمار تبدیل می شود. مواد چاپی CT-Bone 3D به کاشت استخوان اجازه می دهد تا همان سطح دچار آسیب و خالی را مانند استخوان های واقعی جایگزین کند.

این روند هنوز در حال آزمایش است و به صرت کامل در دسترس نیست ، اما پتانسیل بسیار خوبی جهت رشد را نشان می دهد. مطالعه پیش بالینی نشان داد ، طی 24 هفته ، ایمپلنت با استخوان بیمار تلفیق شد. تجزیه و تحلیل های بعدی نیز نشان داد که بافت استخوان و حتی مغز استخوان در پیوند شروع به شکل گیری می کند.

چاپ قطعات سه بعدی استخوان چیزی کاملاً نو و جدید نیست ، حداقل برای کاشت لگن نیست. در سال 2007 ، جراح ایتالیایی ، دکتر ” گروپیولو ” ، اولین مؤلفه استابولار سه بعدی چاپ شده جهان (لیوان لگن) را در یک بیمار انسانی ساخت و با موفقیت کاشت. فنجان Delta-TT یک قسمت نیمه کروی است که سر استخوان ران ، و قسمت چرخان آن را در خود جای می دهد و بخش اعظمی از حرکت پا را در چندین جهت امکان پذیر می کند.

سطح بیرونی نیم کره به لگن بیمار متصل می شود و کل کاشت در محل را نگه میدارد . این سطح سه بعدی نامنظم که بصورت فلزی چاپ می شود باعث چسبندگی استخوان می شود و رشد سلولی بین این قسمت ها را تحریک می کند. اکنون ، بعد از 10 سال ، بیش از 100،000 ایمپلنت فنجان لگن توسط چاپگرهای سازنده اسکاندیناوی سه بعدی تولید شد که بیش از 600 مورد آزمایش توسط خود دکتر ” گروپیولو ” انجام شد. با توجه به دوام ، جراح ایتالیایی معتقد است که کاشت می تواند تمام عمر در بدن بیمار دوام بیاورد.

5- بیوپرینت در فضا

اگر استخوان های چاپ سه بعدی به اندازه کافی چالش برانگیز نیست ، چرا آن را در فضا امتحان نکنید؟ خب ، این همان چیزی است که برخی آزمایشگاههای تحقیقاتی در تلاشند. زندگی در فضای بیرونی بطور ویژه بر بازسازی استخوان تأثیر می گذارد. فضانوردان در ایستگاه فضایی بین المللی میزان بالایی از تخریب استخوان ها را به دلیل قرار گرفتن طولانی تر در معرض ریزگرد نشان داده اند.

نمونه های استخوان در یک پرینتر سه بعدی مغناطیسی خاص تولید شده و هدف نهایی این است که تولید استخوان را برای پیوند در سفرهای طولانی مدت فضایی آینده امکان پذیر سازیم.

6- قالب های کرانیو پلاستی

چاپ سه بعدی می تواند در شکل های مختلف به پیوند استخوان کمک کند. به جای تولید قسمت واقعی که درون بدن کاشته می شود ، ایجاد قالب برای این قسمت ها می تواند یک راه حل حتی ساده تر و در عین حال عالی برای بسیاری از موارد باشد. کرانیوپلاستی روش ترمیم جمجمه بیمار با افزودن ایمپلنت ، ارگانیک یا مصنوعی ، عمدتاً به دلیل محافظت از مغز و حتی دلایل زیبایی است.

این یک روش شناخته شده در پزشکی مدرن است ، اما چالش های خود را نیز دارد . مواد مورد استفاده معمولاً سرامیکی (هیدروکسی آپاتیت) یا پلیمری (PMMA) هستند. این مواد از نظر پزشکی معمولاً به صورت پودر هستند و برای دستیابی به استحکام مناسب بعد از شکل گیری ، نیاز به پخت و پز با دمای بالا دارند.

 با اسکن CT بیمار ، جراحان بصورت سفارشی مدل سازی می کنند ، بنابراین یک قالب می تواند به صورت سه بعدی در یک پلیمر چاپ شود. سپس کاشت واقعی با استفاده از قالب ها قبل از جراحی تولید می شود ، از گرمای بیش از حد جلوگیری می کند و همچنین باعث کاهش کل مدت زمان عمل می شود. این یک راه حل باورنکردنی و در عین حال ارزان است که در سراسر جهان مورد استفاده قرار می گیرد ، به ویژه در اروپا ، هند و برزیل.