يعد جيري كونز ، طالب دكتوراه / دكتوراه في كلية رايس وبايلور للطب ، مفاعلًا حيويًا مطبوعًا على 3D لإجراء الاختبارات. (الائتمان: جيف فيتلو / رايس)
تقنية جديدة تنمو العظام الحية لإصلاح الإصابات القحفية عن طريق ربط مفاعل حيوي مطبوع من 3D - بشكل أساسي - العفن - في الضلع.
الخلايا الجذعية والأوعية الدموية من الضلع تتسلل إلى مادة سقالة في القالب واستبدله بعظام طبيعية مناسبة للمريض.
قام المهندس الحيوي أنطونيوس ميكوس ، وهو رائد في مجال هندسة الأنسجة ، وزملاؤه بجمع التقنيات التي طوروها خلال برنامج استمر عشر سنوات. الهدف هو النهوض بإعادة بناء القحف الوجهي من خلال الاستفادة من قوى الشفاء الطبيعية للجسم.
طور الباحثون تقنية لتنمية زراعة العظام المناسبة لإصلاح إصابات عظم الفك من ضلع المريض نفسه. (الائتمان: مجموعة أبحاث ميكوس)
يتم تطوير هذه التقنية لتحل محل تقنيات إعادة الإعمار الحالية التي تستخدم أنسجة الكسب غير المشروع العظام من مناطق مختلفة من المريض ، مثل أسفل الساق والورك والكتف.
بديل العظام
يقول ميكوس ، أستاذ الهندسة الحيوية والهندسة الكيميائية والبيولوجية الجزيئية في رايس: "أحد الابتكارات الرئيسية لهذا العمل هو الاستفادة من مفاعل حيوي مطبوع على 3D لتشكيل عظم نمت في جزء آخر من الجسم بينما نحن نفتقد العيب لقبول الأنسجة المنشأة حديثًا". الجامعة وعضو الأكاديمية الوطنية للهندسة والأكاديمية الوطنية للطب.
يقول مؤلف مشارك مارك وونج ، أستاذ ورئيس ورئيس قسم برامج جراحة الفم والوجه والفكين في الكلية: "لقد أنشأت الدراسات السابقة تقنية لإنشاء ترقيع العظام مع أو بدون إمداد الدم من عظام حقيقية مزروعة في تجويف الصدر". طب الأسنان في مركز العلوم الصحية بجامعة تكساس في هيوستن.
“أثبتت هذه الدراسة أنه يمكننا خلق ترقيع العظام قابلة للحياة من مواد بديلة العظام الاصطناعية. الميزة الكبيرة لهذا النهج هي أنك لست بحاجة إلى حصاد عظام المريض لصنع تطعيم العظام ، ولكن يمكن استخدام مصادر أخرى غير ذاتية المنشأ.
محبوك ومغطاة
لإثبات مفهومهم ، صنع الباحثون عيبًا مستطيلًا في الفك السفلي للأغنام. قاموا بإنشاء قالب للطباعة 3D وطبعوا قالبًا قابلًا للزرع وفواصل ، وكلاهما مصنوع من PMMA ، المعروف أيضًا باسم الأسمنت العظمي. الهدف من الفاصل هو تعزيز الشفاء ومنع أنسجة ندبة من ملء موقع العيب.
قاموا بإزالة ما يكفي من العظام من ضلع النموذج الحيواني لفضح السمحاق ، والذي كان بمثابة مصدر للخلايا الجذعية والأوعية الدموية لمواد سقالة البذور داخل القالب. شملت مجموعات الاختبار عظام الأضلاع المكسرة أو مواد فوسفات الكالسيوم الاصطناعية لصنع سقالة متوافقة حيوياً.
ظل القالب ، مع جانب الضلع مفتوحًا لإنشاء واجهة محكمة ، في مكانه لمدة تسعة أسابيع قبل إزالته ونقله إلى موقع العيب ، ليحل محل الفاصل. في النماذج الحيوانية ، نمت العظم الجديد المحبوك بالأنسجة القديمة والناعمة وغطت الموقع.
لماذا الضلوع؟
يقول ميكوس: "لقد اخترنا استخدام الأضلاع لأنه يتم الوصول إليها بسهولة ومصدر غني للخلايا الجذعية والأوعية التي تتسلل إلى السقالة وتنمو لتصبح نسيج عظمي جديد يطابق المريض". "ليست هناك حاجة لعوامل النمو الخارجية أو الخلايا التي من شأنها تعقيد عملية الموافقة التنظيمية والترجمة إلى التطبيقات السريرية."
الأضلاع تقدم ميزة أخرى. يقول المؤلف المشارك جيري كونز ، طالب دكتوراه / دكتوراه في الطب بكلية طب الأرز ورايلور يعمل حالياً في مختبر ميكوس: "يمكننا أن ننمو عظام جديدة على أضلاع متعددة في نفس الوقت".
يقول ميكوس إن استخدام PMMA للقالب والفواصل كان قرارًا بسيطًا ، حيث تم تنظيمه كجهاز طبي للتطبيقات البيولوجية لعقود. في الحرب العالمية الثانية ، عندما استخدمت الطائرات المقاتلة زجاج PMMA الأمامي ، لاحظ الأطباء أن القطع الموجودة في الطيارين المصابين لا تسبب الالتهابات وبالتالي تعتبرها حميدة. في حين أن الهدف الأولي للدراسة هو تحسين علاج إصابات ساحة المعركة ، فإن الصورة الكبيرة تشمل العمليات الجراحية المدنية أيضًا.
تظهر النتائج في وقائع الاكاديمية الوطنية للعلوم.
حول المؤلف
مؤلفون آخرون هم من رايس. مركز العلوم الصحية بجامعة تكساس في هيوستن ؛ كلية بايلور للطب Synthasome، Inc.، San Diego؛ and Radboud University Medical Center، Netherlands.
قام معهد القوات المسلحة للطب التجديدي بتمويل البحث. دعم إضافي للبحث جاء من المعاهد الوطنية للصحة ، ومؤسسة Osteo للعلوم ، وبرنامج بارو للعلماء ، ومؤسسة روبرت وجانيس ماكنير.
المصدر جامعة رايس
books_science
