هیچ کس معمولاً فکر نمی‌کنه شیشه بتونه جای استخون رو بگیره، آره؟ ولی خب یک تیم دانشمند از چین یه حرکتی زدن که اصلا عجیب و باحاله! اینا تونستن یک نوع شیشه مخصوص تولید کنن که با پرینت سه‌بعدی ساخته میشه و یک جورایی رفتار و قدرت استخون رو داره.
این شیشه‌ی جدید رو تست هم کردن، روی حیوونا! نتیجه خیلی جذاب بود: سلول‌های استخونی روی این شیشه بیشتر عمر کردن و رشد بهتری داشتن، حتی نسبت به شیشه معمولی و تقریباً با مواد ایمپلنت دندون که الان تو دندون‌پزشکی استفاده میشه، قابل رقابت بوده.
شاید بگی شیشه و استخون چه ربطی به هم دارن؟ خب جفتشون از نظر ساختار مولکولی، یک ویژگی خیلی مهم مشترک دارن و اونم اینه که خیلی خوب می‌تونن فشار رو تحمل کنن اما وقتی کشیده می‌شن مقاومتشون کم میشه. تو ساخت شیشه هم اصلی‌ترین ترکیب سیلیکا هست – همون چیزی که تو شن پیدا میشه و وقتی کوچیک‌تر و خیلی تمیز میارنش، میشه باهاش شیشه شفاف ساخت. خاصیتش هم اینه که وقتی داغ میشه، می‌تونه شکل بگیره و هر جور که بخوایم قالب‌بندی بشه. این قضیه باعث میشه بتونیم ایمپلنت‌هایی بسازیم که دقیقاً قالب جای شکستگی یا آسیب استخون در میان و دیگه کسی نیاز به برش زدن و شکل دادن دستی نداره!
اما مشکل بزرگ این بود که پرینت سه‌بعدی شیشه تا الان خیلی دردسر داشته؛ مثلاً اغلب به ماده‌های پلاستیکی سمی نیاز داشته و باید در دمای خیلی زیاد (بالای ۲۰۰۰ درجه فارنهایت یعنی تقریباً بالای ۱۱۰۰ درجه سانتی‌گراد!) کار کنه؛ که خب برای کارهای پزشکی اصلاً مناسب نیست چون هم گرون میشه، هم ممکنه سمی باشه، هم دردسر داره.
برای همین این تیم با رهبری Jianru Xiao، Tao Chen و Huanan Wang اومدن و یه راه جدید و کم‌خطر رو امتحان کردن. اینا سیلیکا‌هایی رو که بار مخالف دارن با یون‌های کلسیم و فسفات قاطی کردن – یون یعنی همون اتم‌هایی که بار مثبت یا منفی دارن، و کلسیم و فسفات هم همون چیزهایی هستن که می‌دونی تو ساخت استخون نقش دارن. این ترکیب، یه ژل قابل پرینت داده که میشه با حرارت دیگه خیلی پایین‌تر (حدود ۱۳۰۰ درجه فارنهایت) سفت و آماده‌اش کرد.
تو آزمایش‌ها، تیم اومد این شیشه جدید، شیشه سیلیکایی معمولی و یک نوع ایمپلنت استخونی که واسه دندون استفاده میشه رو با هم مقایسه کردن؛ اونم تو ترمیم جمجمه خرگوش! درسته که اون ایمپلنت تجاری در ماه اول رشد سریع‌تری داشت، ولی شیشه‌ی بایواکتیو جدید واقعا دوام و رشد طولانی مدتی نشون داد. بعد از ۸ هفته سلول‌های استخونی تقریبا همشون چسبیده بودن به اسکلت این شیشه‌ای، اما روی شیشه معمولی تقریباً هیچی رشد نکرده بود! خلاصه دانشمندا خودشونم گفتن این حرکت یک پیشرفت اساسی برای ساخت ایمپلنت‌های استخونی ارزون و سفارشی هست که فقط مختص دندون‌پزشکی هم نیست، کلی کاربردهای دیگه براش میشه تصور کرد.
یه بخش جالب دیگه ماجرا، روش «سبز» یا همون دوست‌دار محیط زیست برای پرینت شیشه بود. تو پرینت سه‌بعدی سرامیک‌ها یا شیشه‌های دیگه همیشه باید از پلاستیک‌های آلی و حرارت‌های بالا استفاده می‌شد که این علاوه بر هزینه، زمان و انرژی بیشتر — باعث میشه فعالیت زیستی مواد خیلی کمتر بشه و حتی خطر سم بودن هم اضافه می‌کنه. اینا اما با یک روش خیلی هوشمندانه اومدن: از یک ژل کلوییدی که ذرات نانو سیلیکا خودشون رو جذب همدیگه می‌کنن استفاده کردن (کلویید یعنی یه مخلوط خیلی یکنواخت از ذرات ریز توی مایع که حالت ژل داره). این کار باعث شد پرینت راحت‌تر بشه، نیاز به هیچ افزودنی نداشته باشه و شکل‌دهی عالی صورت بگیره.
استحکام فشار ژلی که ساختن حدود ۲.۳ مگاپاسکال بود – یعنی برای پایه و اسکلت استخونی کاملاً جواب میده (مگاپاسکال یه واحد اندازه‌گیری فشاره، هرچه عددش بیشتر، ماده قوی‌تره). حتی خاصیت خودترمیمی (یعنی اگر ژل آسیب ببینه خودش تا حدی می‌تونه ترمیم شه) هم داشته و بعد از حرارت دیدن در ۱۳۰۰ درجه فارنهایت، همچنان شکلشونو حفظ کردن و سلول‌های استخون‌ساز رو حمایت می‌کردن.
دانشمندا میگن این روش «سبز» واسه صنعت‌های دیگه مثل ماشین‌سازی و انرژی هم می‌تونه یه انقلاب درست کنه! خودشون تو مقاله‌اشون گفتن که این فناوری باعث تولید ایمپلنت‌های شیشه‌ای با بهای کمتر و فعالیت زیستی بیشتر شده که در نهایت رشد استخون توی بدن رو هم بهتر می‌کنه (osteogenesis یعنی همون تشکیل استخون جدید، osteointegrity یعنی پیوستگی خوب استخون و ایمپلنت).
اگر دوست داری بیشتر بدونی، این پژوهش تو مجله علمی ACS Nano چاپ شده؛ خلاصه مقاله‌شو همینجا برات با زبان خودمونی گفتم! واقعا دنیای پزشکی هر روز داره هیجان‌انگیزتر میشه، نه؟
منبع: +
