استخوانهاى مصنوعى، تكه‌هاى گمشده پازل
۱۳۸۵ شهریور ۲۸, سه‌شنبه
مرکز تحقیقاتی سزار در شهر بن یکی از مراکز بين‌المللى پژوهش در آلمان است. در اين مركز محققان جوانى از سراسر دنيا و در رشته‌های مختلف تحقیقاتی مشغول كارند. گروه‌هاى تحقيقاتى سزار بر روى پروژه‌هاى مختلفى كار مى‌كنند كه اساس آنها طرح‌هاى تازه‌اى است كه به مركز ارائه شده‌اند. پس از آنكه طرح ارائه شده مورد قبول مركز قرار مى‌گيرد اين سازمان از پژوهشگران جوانى كه مدارک و سوابق کاری‌‌‌شان را از نقاط مختلف دنيا فرستاده‌اند، بهترين‌ها را گزينش و براى اجراى طرح دعوت به همكارى مى‌كند. تيم‌هاى تحقيقاتى سزار در واقع تيم‌هاى پژوهشى چند مليتى هستند كه اعضاى آنها تا پايان پروژه با سزار همكارى مى‌كنند و پس از پايان طرح با توشه‌اى از تجربه‌اى كه در يكى از مجهزترين مراكز تحقيقاتى دنيا اندوخته‌اند به كشورشان برمى‌گردند.
یکی از تیم های تحقیقاتی موفق در مركز سزار تیم 3-mat است. اين تيم بر روى پروژه جالبى در زمينه درمان استخوانهای شکسته مشغول كار است. با اينكه طرح هنوز در مرحله آزمايش است، نتايج بدست آمده بسیار امیدوار کننده به نظر مى‌رسند. پروژه در واقع تكميل طرح و عملكرد دستگاهى است كه قطعات مصنوعى استخوان مى‌سازد. اين دستگاه كه پژوهشگران مركز سزار آنرا دستگاه چاپگر سه بعدى معرفى مى‌كنند، با دریافت مواد اولیه و بر اساس طرح سه بعدی كه در اختيار دارد استخوان مصنوعى مى‌سازد.
جوش خوردن استخوان شكسته دست کم شش هفته طول مى‌كشد آنهم در بهترين حالت، يعنى وقتى استخوان جوان است و شكستگى چندان شديد نيست. شکستگی‌های شدید به جراحی نياز دارند تا قطعات خرد شده به کمك سوزنهای مخصوص جراحى به هم فیکس شوند، پس از جوش خوردن تكه‌هاى شكسته استخوان اين سوزنها بايد در جراحى بعدى از بدن خارج شوند. تيم تحقيقاتى مركز سزار بر روى طرحى كار مى‌كند كه جراحى اين دسته از شكستگى‌ها را بسيار ساده خواهد كرد. در اين طرح يك قطعه استخوان مصنوعى به محل شكستگى پيوند مى‌خورد. قطعه مصنوعى طورى طراحى مى‌شود كه مانند تكه پازل درست مكمل شكستگى مى‌شود. هرمن زايتس (Hermann Seitz) مدیر گروه مى‌گويد: ”ما با چاپگر سه بعدى براى هر بيمار تكه استخوان مصنوعى را كه لازم دارد مى‌سازيم تكه‌اى كه دقیقاً با قسمت شكستگى جفت مى‌شود و استخوان مجددأ در بهترین حالت رشد خواهد كرد.“
تركيب استخوانهای مصنوعى که از دستگاه بیرون مى‌آیند به ترکیب طبیعی استخوان شباهت زيادى دارد. علاوه‌بر آن، استخوانهاى مصنوعى از استحكام لازم نیز برخوردارند. در مورد عملكرد دستگاه زايتس اضافه مى‌كند: ”مكانيسم دستگاه به منظور تهيه نمونه طراحى شده است. براى تهيه مدل‌ها دستگاه به طور مستقیم طرح سه بعدى را از کامپیوتر مى‌گيرد و با موادی که در اختیار دارد نمونه سازى مى‌كند.“
به اين دستگاه غول پیکر نقره‌ای رنگ لوله‌های زيادى متصل‌اند كه مواد اوليه را وارد و ضايعات را خارج می‌كنند. باربارا لويكرز (Barbara Leukers) شيميدان گروه مى‌گويد: ”چاپگر سه بعدی در اصل مثل یک چاپگر معمولى است، اما به جای اینکه از آنطرف کاغذ چاپ شده بیرون بیاید استخوان مصنوعى تحويل مى‌دهد به جای رنگ هم از مواد چسبنده مخصوص استفاده مى‌کنیم. در نتیجه در انتها یک قطعه سه بعدی بیرون مى‌آید که مو به مو با مدل کامپوتری مى‌خواند.“
ساخت هر تكه به چند ساعت زمان و در دمای بالای هزار درجه سلسیوس نياز دارد. اما در انتها قطعه مستحکم و آبی رنگی بیرون مى‌آید که ساختمان اسفنج مانندى دارد. لويكر در مورد اينكه چرا بافت اين استخوانهاى مصنوعى بايد مشبك باشند مى‌گويد: ” در این شبكه‌ها رگهای خونی جریان پیدا مى‌کنند و رفته رفته درون این قطعه مصنوعى سلولهای تازه ساخته مى‌شوند. همزمان با استخوان سازی، این قطعه به طور طبيعی در بدن تحلیل مى‌رود و جای آنرا استخوان طبیعی مى‌گيرد.“
البته کل پروژه در مرحله تست روى حیوانات آزمایشگاهی است. زايتس مدير پروژه در انتها مى‌گويد: ”انتظارات خيلى زياد است، تا آن زمان که مفصل مصنوعی ساخته شود راه درازی در پیش داریم. برای تکمیل طرح دست کم ده پانزده سال زمان نياز است.“