پرینت سه‌بعدی داربست قفل-کلید؛ راهکاری نوین برای بازسازی بافت نرم و سخت دهان
ستیغ آلوئولار بستر نگهدارنده دندان‌ها در دهان است. این ساختار پیچیده از دو بخش متمایز تشکیل می‌شود: بافت نرم لثه و بافت سخت استخوان زیر آلوئولار.
پس از کشیدن دندان، این ساختار به سرعت دچار تحلیل می‌شود. مطالعات بالینی نشان می‌دهند که در طول ۶ ماه نخست، استخوان آلوئولار ۲۹ تا ۶۳ درصد در عرض و ۱۱ تا ۲۲ درصد در ارتفاع افت حجم پیدا می‌کند. این تحلیل شدید، کاشت ایمپلنت‌های دندانی را با چالش‌های جراحی و عوارض بالینی مانند جمع‌شدگی لثه روبه‌رو می‌سازد.
برای دستیابی به عملکرد موفق ایمپلنت، پزشکان به حجم کافی از هر دو بافت نرم و استخوانی نیاز دارند.
بازسازی بافت نرم و سخت دهان
ایده نوآورانه: اتصال بیومکانیکی با ساختار قفل-کلید (Lock-Key)
بازسازی هم‌زمان دو بافت با ویژگی‌های مکانیکی متفاوت همواره دشوار بوده است. پژوهشگران برای غلبه بر این چالش، با تکنولوژی چاپ زیستی سه‌بعدی یک داربست ناهمگن و دو فازی طراحی کردند.
این سیستم با الهام از ساختار مکانیکی «قفل و کلید» کار می‌کند:
- چاپگر زیستی ابتدا لایه‌های پایینی (بافت سخت استخوانی) را پرینت می‌کند.
- سپس لایه‌های بالایی (بافت نرم لثه) را به شکلی درون شیارهای لایه زیرین می‌نشاند که پیوند مکانیکی پایداری شکل بگیرد.
این درهم‌تنیدگی دقیق مانع از جدا شدن فاز نرم از فاز سخت در برابر فشارهای فیزیولوژیک دهان می‌شود.
فرمولاسیون زیستی دو لایه داربست
تیم تحقیق برای بازسازی هر بخش، جوهر زیستی و نوع سلول مشخصی را به کار برد:
فاز بافت سخت (لایه زیرین):
حاوی جوهر زیستی آلژینات، ژلاتین و نانو هیدروکسی آپاتیت (AGH) همراه با سلول‌های بنیادی مزانشیمی مغز استخوان (BMSCs). نانو هیدروکسی آپاتیت ساختار کریستالی خود را حین پرینت کاملاً حفظ کرد، مدول فشاری و ویسکوزیته داربست را افزایش داد و سرعت تخریب آن را با سرعت رشد استخوان هماهنگ ساخت.
فاز بافت نرم (لایه بالایی):
حاوی جوهر زیستی آلژینات و ژلاتین (AG) بارگذاری‌شده با سلول‌های فیبروبلاست لثه (GFs) برای بازسازی سریع و جلوگیری از پس‌روی مخاط دهان.
نتایج درخشان زنده‌مانی و آزمایش‌های درون‌تنی
ارزیابی‌های آزمایشگاهی نتایج کم‌نظیری را ثبت کردند:
- زنده‌مانی سلول‌های فیبروبلاست لثه در روز هفتم پس از چاپ به ۹۴.۸ درصد رسید.
- سلول‌های بنیادی مزانشیمی بقای بالای ۸۶.۵۹ درصد را به ثبت رساندند.
همچنین نتایج تست درون‌تنی پس از ۸ هفته کاشت زیرجلدی نشان داد که ساختار پرینت‌شده حاوی سلول، بافتی کاملاً یکپارچه، متراکم و بسیار منسجم‌تر از نمونه‌های بدون سلول ایجاد می‌کند. این فناوری مسیر نگهداری بهینه حفره دندان (Socket Preservation) و کاشت موفق ایمپلنت را متحول می‌سازد.
منبع بازسازی بافت نرم و سخت دهان
Zhang, S., Li, Q., Liu, P., Lin, C., Tang, Z., & Wang, H. L. (2021). “Three-dimensional cell printed lock-key structure for oral soft and hard tissue regeneration.” Tissue Engineering Part A, 27(19-20), 1311-1324.
