طِباعَةُ العِظامِ بِاستخدامِ الطابِعَةِ ثُلاثِيةِ الأبعادِ

استمع على ساوندكلاود 🎧

مع انتشارِ الطابِعاتِ ثُلاثِيةِ الأبعادِ، وإثباتِ جَدارَتِها للعالَمِ، حيثُ أصبَحَ بِإمكانِنا طِباعَةَ أشكالٍٍ معقدةٍ، وذلك من خلالِ تَصميمِ أيّ شكلٍ تُريدُهُ على البرامجِ الحاسوبيةِ وإرسالِ أَمْرِ الطباعةِ للآلة لِتَقومَ بِطِباعَةِ التصميمِ بِدقَةٍ عاليةٍ، ممّا شَكَلَ نَقْلَةَ واضحةً من الطباعَةِ الورقيةِ التي تعتبرُ ثُنائِيَةَ الأبعادِ إلى الطباعَةِ ثلاثية الأبعادِ، وتَعَدَّى الأمرُ ذلك لِيصلَ إلى طباعةِ العِظامِ بِتِقَنيةِ الطباعةِ ثُلاثيةِ الأبعادِ لِيَتمّ استخدامها في عملياتِ اصلاحِ الكسورِ الطبيةِ.

إنَ عملياتِ تَطعيمِ العِظامِ لِمَلْء الأجزاءِ التي تَعَرضَتْ لِكسورٍ بليغةٍ؛ قد تَمّ تطبيقُها على ملايين المرضى إلا أنَّ هذه العمليةَ قد واجَهَتْ مشكلةً، وهي أنّ قطعة العظمِ المُرادِ تطعيمها يجبُ إحضارها من مكانٍ ما مثل بنكِ العِظامِ أو من أحدِ عِظامِ جَسَدِ المريضِ. ومن المَخاطِرِ التي تَحمِلُها هذه الطريقةُ إمكانيةُ رَفضِ الجسمِ لِقطعةِ العَظمِ التي تم تطعيمها في جسم المصاب. وتوصف العملية بالمعقدة، ومع مرور الزمن تبدأ العظام التي تمّ تَطعيمُها بالضَعفِ وتَعجَزُ عن أداءِ وظائِفِها بشكلٍ تامٍ.

كل هذه المشكلاتِ يُمكِنُ حلُّها إذا تَمَّ استخدامُ تقنيةِ الطباعةِ ثُلاثيةِ الأبعادِ لِطباعةِ عِظامِ يَقبَلُها الجسمُ ولا يهاجِمُها.

وقد قامَ فَريقٌ بَحْثِي من جامعةِ مونتانا ستيت بِتَطبيقِ التقنيةِ. وقد صَرّحَ أخصائيّ تطويرِ المُنتجاتِ دانيل كوكس:" أنّ فكرةَ أن يكونَ هنالك طابعةٌ ثلاثية ُالأبعادِ في المستشفى لِطباعةِ العظامِ هي فكرةٌ رائعةٌ وذاتُ فائدةٍ كبيرةٍ لِمرضى العِظامِ".

تتم العمليةُ بِوضعِ مُعقِمٍ داخلَ الالةِ ومن ثم وَضْعُ عُلبةِ البوليمر المستخدمِ للطباعةِ، وبكبسةِ زرٍ تَحصُلُ على قِطعةِ العظمِ التي تحتاجُها بدقةٍ عاليةٍ وبكفاءةٍ.

إنّ هذه الطابعاتِ لا تختصرُ المالَ والوقتَ فحسب وإنما تستطيعُ الطباعةَ بسرعةٍ عاليةٍ وبشكلٍ يُمكنُ الاعتمادُ عليه، ويضيف كوكس: "إن كان أحدُ المرضى بحاجةٍ لقطعةٍ عظميةٍ كبيرة للفخذ أو الساق، فإنّ الحلَ المتوفرَ الآن هو البتر. أما مع هذه التقنية فيُمكنُ طباعةُ القطعةِ بِصلابةٍ عاليةٍ وتطعيمها بِجسدِ المَريضِ لتلتحِمَ مع العِظامِ الأخرى مع مرورِ الزمنِ".

قامَ كوكس وفريقُهُ باستخدامِ طابعةٍ عاليةِ السرعةِ، لأنّ السُرعَةَ عنصرٌ أَساسِيٌ في المجالاتِ الطبيةِ، وتَعتَمِدُ التقنيةُ المستخدمةُ في الطباعةِ على الأشعةِ فوقِ البنفسجية ، وهذه التقنية تَسمَحُ بِالتصاقِ الطبقاتِ العَرَضيةِ مع بعضِها البعض بِشكلٍ أقوى، وقد أعطَتْ هذه التقنية سرعة ًفي الطباعةِ أسرعَ بِعَشْرِ مراتٍ إذا ما تمت مقارنتُها بالحجمِ المرادِ طباعته.

ومن مميزاتِ استخدامِ الطباعةِ بالاستعانَةِ بِالأشعَةِ فوقِ البنفسجيةِ، استخدامُها لبوليمرات مخلوطةً مع عظامٍ طبيعيةٍ، دونَ تَعريضِها لحرارةٍ عاليةٍ ممّا يؤدي إلى بَقاءِ البروتينات في التصميم وبالتالي لا يُهاجِمُها الجسمُ في المستقبلِ.

قامَ الفريقُ باختيارِ البوليمر المُناسبِ، اعتماداً على لُزُوجَةِ البوليمر وقُدرَتِهِ على التَدَفُقِ داخلَ الطابعةِ، وتحديدِ ُسرعَةِ التدفُقِ المُناسِبَةِ لِبَقاءِ الخَليطِ مُتجانِساً، تعتقد بأنه من المستحيلِ أن يَعمَلَ النظامُ بِشكلٍ طبيعيٍ بِمثلِ هذه التجاربِ إلى أن يتم تجميعُ كل الأجزاءِ وبَدْئِها بالعملِ بِشكلٍ دَقيقٍ.

ويقولُ كوكس:" ما جعلني أُؤمن بِأنّ هذه الطابِعةَ ستنجَحُ هو تَطورُ العظامِ لدى الأطفالِ، حيثُ تقومُ العظامُ بالنموِ بشكلٍ لينٍ وجميلٍ إلى أن تَصلَ للشكلِ النهائي، وهذا ما حاولنا مُحاكاتَه". عندما يُصابُ الأطفالُ بكسورٍ بسيطةٍ يقومُ الجسمُ بمعالجتها بشكل آلي، إلا أن الكسورَ البليغةَ التي تُؤدي لِتَهَتُكِ بعضِ الأجزاءِ يتمُ علاجُها بِاستخدامِ هذه التقنيةِ من خلالِ طباعةِ الجزءِ المُتَكسِرِ وتَثبيتِهِ بِجانِبِ العِظامِ السَليمَةِ لِيَتمّ البناء وما تلبث أن تَعودَ العِظامُ لِوَضْعِها الطبيعي.

لغاية اللحظةِ تمّ تجّريبُ تطعيمِ العِظامِ ثُلاثيةِ الأبعادِ على الفِئرانِ، ولمْ يظهر جسدُ الفأرِ أي عِدائية لِلعظامِ الجديدةِ، وقامت العظامُ الأخرى بالالتحام معها والعمل بشكلٍ فعالٍ.

مع استمرار العمل على هذه التقنية سَيتمُ التَوَصلُ لِمواد أَرخص وأكثر كفاءةٍ، وسَتُصبِحُ هذه الطابعات بيوم ما منتشرة ًداخلِ المستشفياتِ وغرفِ العملياتِ، ولربما يقومُ الطبيبُ بِإرسالِ أَمرِ طِباعَةِ العِظام من بيته لِيَصلَ لِلعملِ وَيَجِدَ القطعةَ التي يحتاجُها جاهزةً، ويقومَ بتركيبِها داخل جسمِ المريضِ.

ما هي التطبيقات الأخرى التي يمكن أن تَستفيدَ من الطابعةِ ثلاثيةِ الأبعادِ؟

للمزيد من المعلومات عن الطابعات ثلاثية الأبعاد وتطبيقاتها هنا

المصدر:

هنا