ایمپلنتی که ترمیم استخوان را تسریع می کند و سپس ناپدید می شود

7 جولای 2021 - جامعه علمی از مدتها پیش به این موضوع پی برده بود که با تحریکات الکتریکی می توان روند بهبود استخوان را به طور قابل توجهی تسریع کرد. تحریکات الکتریکی در صورتی که بطور مستقیم بر استخوان آسیب دیده اعمال شوند، بسیار موثرتر عمل می کنند، اما روند کار تاکنون بسیار پیچیده بوده است و هزینه آن برای دسترسی همه به این روش درمانی بسیار بالا می باشد.

ایمپلنت جدیدی که توسط محققان دانشگاه ویسکانسین-مدیسون در ایالات متحده ابداع شده است، کل روند کار را آسان می کند و هزینه ی آن را پایین می آورد. همانطور که در مقاله منتشر شده در مجله"PNAS"  توضیح داده شده است، این دستگاه جدید به راحتی قابل استفاده است، انرژی خود را تامین می کند و پس از انجام کار در بدن جذب می شود.

دانشمندان می دانستند که استخوان ها در هنگام استرس مقدار کمی الکتریسیته تولید می کنند و این تخلیه های الکتریکی رشد و ترمیم ساختار استخوان را تحریک می کنند. این دستگاه جدید اجازه می دهد تا الکتریسیته مستقیماً در ناحیه آسیب دیده و بدون نیاز به اعمال هر نوع الکتریسیته ی خارجی اعمال شود.

پرفسورXudong Wang ، استاد رادیولوژی و فیزیک پزشکی در دانشگاه ویسکانسین-مدیسون در زمینه ایجاد دستگاه های کوچک که از انرژی تولید شده توسط حرکت تغذیه می شوند، تخصص دارد. پرفسور وانگ مدت طولانی است که در حال مطالعه ی نحوه ترکیب این نوع دستگاه ها و تکنیک های تحریک الکتریکی است. برای او حالت ایده آل این بود که دستگاه انرژی خود را تولید کند، چیزی که قبل از این وجود نداشته است.

نحوه کارکرد دستگاه "Bone Fixer"

این ایمپلنت که FED نام دارد یک دستگاه تحریک الکتریکی شکستگی است و از چندین عنصر تشکیل شده است. از یک طرف، دارای یک نانو ژنراتور triboelectric یا برق مالشی است، دستگاهی بسیار خوب که انرژی مکانیکی تولید شده توسط حرکات کوچک را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. یک جفت الکترود به این نانو ژنراتور متصل شده است تا جریان الکتریکی را به طور مداوم به استخوان برساند.

محققان می گویند: اجزای تشکیل دهنده این ایمپلنت بسیار نازک، قابل تجزیه ی زیستی و قابل جذب در بدن هستند. آنها از یک پلیمر زیست سازگار به نام PLGA (لاکتیک اسید بهمراه گلایکولیک اسید) استفاده کردند که توسط سازمان غذا و داروی آمریکا (FDA) تأیید شده است.

به گفته این تیم، اولین آزمایشات با این دستگاه تایید کرده است که این سیستم قادر است بیش از شش هفته به طور مداوم یک تحریک الکتریکی چهار ولتی ایجاد کند.

آنها سپس این سیستم را بر روی موش ها آزمایش کرده و دریافتند که این حیوانات فقط در مدت شش هفته و با سرعتی بسیار سریعتر از گروه کنترل قادر به ترمیم یک شکستگی در استخوان درشت نی خود بودند. پس از چندین آزمایش، آنها همچنین دریافتند که استخوان های ترمیم شده با این تکنیک به همان اندازه استخوان های سالم متراکم و انعطاف پذیر هستند.

محققان می گویند: این ایمپلنت به راحتی توسط بدن حیوانات همانطور که می خواستیم، جذب شد. پرفسور وانگ گفت: در صورت لزوم هنوز فضای لازم برای تنظیم طول عمر این دستگاه وجود دارد تا ماه ها به جای هفته ها کار کند.محققان معتقدند این فناوری برای درمان پوکی استخوان نیز کاربرد دارد.

مشکل کاشت آن در انسان

گام بعدی برای پرفسور وانگ و تیمش آزمایش امکان کاشت این ایمپلنت در انسان است. محققان معتقدند که بزرگترین مانع در تغذیه ی دستگاه فقط زمانی است که بیمار باید در حال استراحت باشد.

پرفسور وانگ توضیح داد: به طور معمول وقتی کسی دچار شکستگی استخوان می شود، باید حرکت خود را محدود کند. نحوه حرکت موش تحریک مداوم دستگاه را فراهم می کند، اما برای مواردی از شکستگی استخوان که فرد قادر به حرکت نیست، این می تواند یک مشکل باشد.

با این حال، او خوش بین است و می گوید که در حال بررسی منابع انرژی جایگزین در بدن خود انسان هستند. او گفت: ما ممکن است به دستگاهی نیاز داشته باشیم که به انواع دیگر منابع مکانیکی داخلی مانند تغییرات فشار خون پاسخ دهد.

منبع:

https://then24.com/2021/07/07/the-implant-that-accelerates-bone-repair-and-then-disappears/