داربست استخوانی چاپ زیستی امیدآفرینان | بر اساس آمارهای بالینی، سالانه نزدیک به ۵۰۰ هزار مورد جراحی فک و صورت در ایران ثبت می‌شود. این حجم بالا نشان‌دهنده نیاز مبرم مراکز درمانی به روش‌های نوین، دردسترس و مؤثر جهت بازسازی نواقص استخوانی است.
در مواجهه با نقص‌های استخوانی بحرانی (بزرگ‌تر از ۲ سانتی‌متر)، درمان‌های دارویی کارایی ندارند و روش‌های متداول پیوند استخوان نیز با چالش‌های زیر روبه‌رو هستند:
- پیوند اتوگرفت (از بدن خود بیمار): نیاز به جراحی دوم و ایجاد عوارض و درد در عضو اهداکننده
- پیوند آلوگرفت و زنوگرفت (از انسان دیگر یا حیوان): خطر انتقال پاتوژن، احتمال پس‌زدن بافت و کمبود منابع پیوندی
- تحریک مغز استخوان و کاشت کندروسیت: محدودیت در پوشش هندسه‌های پیچیده و حجم‌های بالا
برای شکستن این بن‌بست، مهندسی بافت با ترکیب مواد سنتزی و طبیعی در کنار فناوری چاپ زیستی، امکان ساخت ایمپلنت‌های اختصاصی و متناسب با آناتومی هر بیمار را فراهم کرده است.
داربست استخوانی چاپ زیستی امیدآفرینان
ساخت داربست کامپوزیتی PCL/β-TCP با چاپ سه‌بعدی پنوماتیک حرارتی
محققان شرکت «امیدآفرینان مهندسی آینده» برای ساخت داربست زیست‌سازگار استخوان به عنوان یکی از خدمات چاپ زیستی خود، از ترکیب پلی‌کاپرولاکتون (PCL) و ذرات فعال بتا-تری‌کلسیم فسفات (β-TCP\beta\text{-TCP}) استفاده کردند. این تیم با به‌کارگیری پرینتر سه‌بعدی پنوماتیک حرارتی، ساختارهایی یکنواخت و تکرارپذیر تولید نمودند.
مشخصه‌یابی ساختاری و ارزیابی‌های برون‌تنی (In Vitro)
۱. تحلیل ریزساختار با میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)
تصاویر SEM نشان دادند که داربست‌های تولیدی شبکه‌ای از تخلخل‌های کاملاً متصل‌به‌هم دارند. متوسط اندازه حفرات در این داربست‌ها ۳۵۰ میکرومتر (μm\mu\text{m}) ثبت شد؛ اندازه‌ای ایده‌آل که مهاجرت سلولی، نفوذ عروق خونی و جریان مواد مغذی در استخوان را تسهیل می‌کند.
(شکل ۲: تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) از داربست کامپوزیتی PCL/β-TCP در دو مقیاس ۱۰۰۰ و ۲۰۰۰ میکرومتر).
۲. سنجش سمیت و زیست‌سازگاری سلولی (آزمون MTT)
ارزیابی‌های برون‌تنی با آزمون سمیت‌سنجی MTT، درصد زنده‌مانی سلولی بالای ۸۰ درصد را به ثبت رساند. این نتیجه فقدان هرگونه سمیت سلولی و سازگاری زیستی عالی کامپوزیت را اثبات می‌کند.
ارزیابی‌های درون‌تنی (In Vivo) در مدل حیوانی موش
پژوهشگران برای سنجش اثربخشی بالینی، داربست‌های چاپ‌شده را در مدل نقص جمجمه موش پیوند زدند و روند استخوان‌سازی را طی ۳ ماه در دو گروه مقایسه کردند:
- گروه کنترل: دریافت‌کننده پیوند آلوگرفت
- گروه درمان: دریافت‌کننده داربست چاپ زیستی PCL/β-TCP\beta\text{-TCP}
تحلیل بافت‌شناسی به روش رنگ‌آمیزی H&E
بررسی مقاطع بافتی رنگ‌آمیزی‌شده با هماتوکسیلین و ائوزین (H&E) پس از ۱، ۲ و ۳ ماه نتایج درخشانی نشان داد:
- ماه اول و دوم: داربست سازگاری بافتی مطلوبی نشان داد و هیچ‌گونه پاسخ التهابی شدید یا عوارض موضعی ایجاد نکرد.
- ماه سوم: بافت استخوانی جدید به طور کامل حفره نقص جمجمه را پر کرد و استخوان جوش خورد.
- با وجود اینکه گروه آلوگرفت رگ‌زایی بیشتری ثبت کرد، اما شکل بازسازی استخوان در گروه داربست چاپ زیستی بسیار منظم‌تر، طبیعی‌تر و منطبق بر کانتور طبیعی جمجمه بود.
مزایای کلیدی داربست چاپ زیستی امیدآفرینان در جراحی فک و جمجمه
- انطباق هندسی دقیق: برطرف‌کردن نقص‌های پیچیده استخوانی بدون برهم‌زدن تقارن و زیبایی صورت بیمار
- خواص استخوان‌زایی (Osteoinduction & Osteoconduction): هدایت سلول‌های استخوان‌ساز به درون تخلخل‌های ۳۵۰ میکرومتری
- حذف ریسک انتقال بیماری: جایگزینی ایمن برای بافت‌های پیوندی جسد (آلوگرفت)
مسیر تجاری‌سازی و چشم‌انداز آینده
نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که این داربست استخوانی بومی کیفیتی هم‌تراز با نمونه‌های پیشرفته خارجی دارد. شرکت امیدآفرینان برای اخذ تاییدیه‌های بالینی نهایی و تجاری‌سازی محصول، آزمون‌های تکمیلی از جمله سنجش سمیت سیستمیک، آزمون سمیت مزمن، تحلیل نرخ تخریب درون‌بدنی و آزمون‌های خستگی مکانیکی را در برنامه توسعه خود دنبال می‌کند.
