يقوم الباحثون بتطوير طرق تستخدم الليزر لإنتاج الدعامات والغرسات الطبية التي تطيل العمر، مع إنتاج أسرع وأرخص من الطرق الموجودة اليوم
الدكتور. موشيه نحماني
يقوم الباحثون بتطوير طرق يتم من خلالها استخدام الليزر لإنتاج الدعامات الشريانية والغرسات الطبية لإطالة العمر، مع إنتاج أسرع وأرخص من الطرق الحالية.
يقول يونج شين، أستاذ الهندسة الميكانيكية، إن الأساليب الجديدة ستحتاج إلى التعامل مع السوق العالمية الضخمة لمفاصل الورك والركبة الاصطناعية.
من المتوقع أن يصل عدد سكان العالم الذين تقل أعمارهم عن أربعين عامًا والذين سيحتاجون إلى زراعة الورك إلى أربعين مليونًا في عام 2010 ومضاعفة ذلك بحلول عام 2030. وإلى جانب الحاجة إلى زيادة معدل إنتاج هذه الغرسات، في ضوء الطلب المتوقع، فإن ويشير الباحث إلى أن الهدف الآخر هو إنتاج غرسات تدوم لفترة أطول من تلك الموجودة اليوم.
في الولايات المتحدة، لدينا حوالي مائتي ألف عملية استبدال مفصل الورك سنويًا". "إنها تدوم في المتوسط حوالي عشر سنوات، حتى يتم استبدالها. وبعبارة أخرى، إذا تم زرع مفصل الورك لشخص في سن الأربعين، فسيتعين عليه إجراء ثلاث أو حتى أربع عمليات استبدال من هذا القبيل في حياته.
وتعمل إحدى طرق الباحثين على ترسيب طبقات من مسحوق خليط من المواد المعدنية والسيراميكية، ثم صهر المسحوق باستخدام الليزر وبعد ذلك مباشرة تصلب كل طبقة من الطبقات لتكوين الأجزاء المناسبة. وبما أن هذه الطريقة تسمح بتصنيع الأجزاء من طبقة واحدة في كل مرة، فهي مثالية لطلاء غرسات التيتانيوم بمواد خزفية تحاكي بشكل جميل خصائص العظام الطبيعية، كما يوضح الباحث.
ويقول الباحث: "إن التيتانيوم والمعادن الأخرى لا تساوي في القوة والخصائص عظامنا الطبيعية، لذا من الضروري تغليفها بمادة إضافية لتحقيق قوة إضافية". "ومع ذلك، إذا كنت تقوم بامتصاص مادة خزفية على المعدن، فلن تكون مهتمًا بعدم انتظام الطلاء، مما يسبب اختلافات في التمدد الحراري والتركيب الكيميائي - وهما عاملان يؤديان إلى حدوث تشققات في الغرسة. "إحدى الطرق لتجنب ذلك هي تغيير التركيبة تدريجيا، بحيث لا تكون هناك حدود حادة بين المناطق المختلفة." يطلق الباحثون على هذا النهج المتدرج للطلاء اسم "الطلاء المتدرج الوظيفي".
يستخدم الباحثون عمليات الطلاء بالليزر لإنشاء قالب مسامي قائم على التيتانيوم بالإضافة إلى طبقة خارجية من فوسفات الكالسيوم، مصممة لزيادة قوة العظام مقارنة بالزرعات الموجودة. تسمح عمليات الطلاء بالليزر للباحثين بإعداد أجزاء ذات أشكال أكثر تعقيدًا وتعقيدًا، والتي تناسب كل مريض على حدة.
يوضح الباحث: "اليوم، يمكن ببساطة إرسال فحوصات التصوير الطبي إلى المختبر، حيث ستعمل عملية الطلاء بالليزر على إعداد المكون الدقيق الذي يظهر في صور المسح". "بدلاً من تحضير الزرعة خلال ثلاثين يوماً، كما هو الحال اليوم بسبب الحاجة إلى تحضير قالب مسبقاً، أصبحنا قادرين على إنتاجها خلال ثلاثة أيام فقط. "وبالتالي يمكنك تقليل تكاليف الإنتاج والوقت المطلوب."
في هذه العملية، يتم تشكيل رابطة قوية بين مادة الطلاء وطبقة التيتانيوم أو الفولاذ أو الكروم. وأثبتت التجارب أن الاتصال كان أقوى بسبع مرات من المعايير التجارية المطلوبة. بالإضافة إلى ذلك، استخدم الباحثون المحاكاة الحاسوبية لتصميم واختبار وتحسين عملياتهم.
ولا تزال هناك حاجة إلى مزيد من البحث لجعل هذه الطريقة تجارية. ويعتزم الباحثون أيضًا فحص المواد التي تتمتع بـ "ذاكرة الشكل" وقدرات الإصلاح الذاتي المشابهة للعظام من أجل عمليات زرع إطالة العمر.
ويعمل الباحثون أيضًا على تطوير طريقة تستخدم الليزر بنبضات قصيرة جدًا لإنشاء دعامات شريانية، وهي عبارة عن سقالات معدنية يتم إدخالها في الشرايين لإبقائها مفتوحة، بعد العمليات الجراحية التي تعالج انسداد أو تضييق الأوعية الدموية. نظرًا لأن نبضات شعاع الليزر تكون قصيرة جدًا في الوقت المناسب، فإن هذه الطريقة لا تسبب ضررًا حراريًا للفولاذ المقاوم للصدأ أو التيتانيوم الذي يتكون منه الدعامات. تسمح هذه الطريقة للدعامات بالتمدد بدقة كبيرة بعد إدخالها في الأوعية الدموية.
