بازسازی همزمان استخوان آلوئولار در کاشت ایمپلنت با داربست کامپوزیتی سه بعدی
کاشت ایمپلنت تحولی بزرگ در درمان بی‌دندانی ایجاد کرد. پیش از این، پزشکان تنها از پل‌ها و پروتزهای دندانی استفاده می‌کردند. امروزه جراحان فیکسچر را به عنوان ریشه ایمپلنت درون استخوان فک قرار می‌دهند. با این حال، تحلیل استخوان آلوئولار یک چالش جدی در این فرآیند است.
در روش‌های سنتی، جراحان ابتدا فضای خالی را با ذرات گرافت (آلوگرفت، اتوگرفت یا زنوگرفت) پر می‌کنند. ترمیم استخوان چند ماه زمان می‌برد. سپس جراح در مرحله دوم، فیکسچر ایمپلنت را جای‌گذاری می‌کند. این فرآیند چندمرحله‌ای، هزینه و طول درمان را به‌شدت افزایش می‌دهد. علاوه بر این، پیوندهای استخوانی محدودیت‌های خاص خود را دارند. خطراتی مانند عوارض جراحی در اهداکننده، احتمال انتقال بیماری‌های عفونی، واکنش‌های ایمنی و توانایی ترمیم ناهمگون، کارایی این گرافت‌ها را کاهش می‌دهند.
بازسازی استخوان آلوئولار
راهکار نوین: داربست‌های کامپوزیتی زیست‌سازگار
پزشکان برای حل این مشکلات، گرافت‌های مصنوعی از جنس هیدروکسی آپاتیت (HA) و بتا تری کلسیم فسفات (β\betaβ-TCP) را توسعه دادند. این مواد سرامیکی شباهت زیادی به بافت طبیعی استخوان دارند. اما گرافت‌های سرامیکی بلوکی، ترد و شکننده هستند و در برابر فشارهای مکانیکی بافت نرم مقاومت کمی دارند.
ترکیب پلیمرهای زیست‌تخریب‌پذیر با ذرات سرامیکی استخوان‌ساز، شکنندگی گرافت را برطرف می‌کند. با این حال، کامپوزیت‌های پلیمری/سرامیکی معمولی یک نفل بزرگ دارند. در این ترکیبات، ذرات سرامیکی درون بستر پلیمری مدفون می‌شوند. در نتیجه، این ذرات تماس مستقیمی با بافت ندارند و فعالیت استخوان‌سازی آن‌ها فعال نمی‌شود. اثر استخوان‌سازی تنها در صورت تماس مستقیم ذرات سرامیکی با محیط اطراف آزاد می‌شود.
طراحی داربست هیبریدی سه بعدی توسط محققان کره‌ای
پژوهشگران کره‌ای برای رفع این نقص، داربست کامپوزیتی متخلخلی را با فناوری پرینت زیستی طراحی کردند. این داربست، امکان کاشت همزمان فیکسچر و بازسازی استخوان آلوئولار را فراهم می‌سازد. این روش، نیاز به جراحی دوم را کاملاً از بین می‌برد. همچنین پرینت سه بعدی ساخت ایمپلنت‌های کاملاً شخصی‌سازی‌شده را بر اساس هندسه دقیق نقص استخوانی بیمار ممکن می‌کند.
ساختار این داربست شامل دو بخش اصلی است:
- قاب پلیمری: یک اسکلت پرینت‌شده از جنس پلی‌کاپرولاکتون (PCL) که استحکام مکانیکی لازم را تأمین می‌کند.
- ماده پرکننده سرامیکی: ذرات هیدروکسی آپاتیت (HA) و β\betaβ-تری کلسیم فسفات (β\betaβ-TCP) که فرایند استخوان‌سازی را تحریک می‌کنند.
محققان در این پژوهش از روش شست‌وشوی نمک (SLUP) استفاده کردند. این روش، متخلخل‌ترین حالت ممکن را در سطح داربست ایجاد می‌کند. در نتیجه، ذرات سرامیکی بیشترین سطح تماس فعال را با بافت پیدا می‌کنند، بدون آنکه از بستر پلیمری جدا شوند.
نتایج آزمایشگاهی و دستاوردها
نتایج این مطالعه در ژورنال International Journal of Molecular Sciences منتشر شده است. ارزیابی‌های سلولی نشان داد که این داربست هیبریدی میزان تکثیر سلولی و شاخص آلکالین فسفاتاز را به‌طور معناداری نسبت به گروه‌های کنترل افزایش می‌دهد.
بررسی تصاویر میکروسکوپی (شکل ۲):
- گروه کنترل I (تصاویر a, b, c, d): داربست پرینت‌شده تنها با پلیمر PCL.
- گروه کنترل II (تصاویر e, f, g, h): داربست هیبریدی فاقد ذرات سرامیکی استخوان‌ساز.
- گروه اصلی (تصاویر i, j, k, l): داربست هیبریدی حاوی ذرات سرامیکی با متخلخل‌ترین سطح فعال و بیشترین میزان تکثیر سلولی.
منبع
Jeong, H. J., Gwak, S. J., Seo, K. D., Lee, S., Yun, J. H., Cho, Y. S., & Lee, S. J. (2020). Fabrication of Three-Dimensional Composite Scaffold for Simultaneous Alveolar Bone Regeneration in Dental Implant Installation. International Journal of Molecular Sciences, 21(5), 1863.