התחליף לעצמות – בהדפסת תלת מימד?

הפתרונות הפרועים ביותר לבעיות שמטרידות את כולם, מגיעים לעתים ממקומות לא צפויים. הנה האוניברסיטה של קולומביה הבריטית, שם פועל בשקט חוסיין מונטזריאן, סטודנט לתואר מתקדם ועוזר מחקר בבית הספר להנדסה, שמעריך כי יש לו פתרון לשתלי עצמות, בדמות חלקי חילוף מלאכותיים לחלוטין, שהודפסו בתלת מימד.

מונטזריאן אומר שעצמות אנושיות הן עמידות ביותר בשלל לחצים ומתחים, אך כשהללו נפגעות ויש צורך להחליפן, מדובר בתהליך ניתוחי ארוך, מורכב ובהחלט מכאיב לחולה, שכן על המנתחים לשלוף חלקי עצם מגוף המנותח ולהשתילם במקומות הפגועים. הפתרון שהוא חוקר פשוט יותר: עצמות מלאכותיות שניתן להתאימן לחולה ולהדפיסן בתלת מימד, כך שהשתל יהיה בטוח יותר, חזק יותר וסביר שגם יעיל יותר. לא עוד הוצאת שתלי עצם מגוף החולה אלא הדפסת חלקי חילוף מעצם שיוכלו להתאים לכל חולה.

הסיפור המלא נחשף במאמר תחת השם המורכב “Porous scaffold internal architecture design based on minimal surfaces: A compromise between permeability and elastic properties,” שפורסם לא מכבר במגזין  Materials & Design. במסגרתו מספר מונטזריאן כי עליו היה לחשוב על האיזון שבין חומר שיכול להשתלב יפה ובהצלחה עם רקמות עצם אנושיות ובאותו זמן להפגין חוזק וגמישות שיאפשרו לחולים להמשיך בחיהם. ״במהלך המחקר זיהינו עיצוב שמשיג את האיזון הזה ושניתן להדפיסו בכל מדפסת תלת מימד״.

במהלך המחקר בחן מונטזריאן מעל 240 עיצובים שונים, אותם הדפיס ובחן בתנאי מעבדה כשהמטרה לראות מי מהם יעיל דיו להחליף את העצם האנושית בתנאי חיים אמיתיים. בסיום המסלול ועבודת המחקר, אומר מונטזריאן כי להערכתו מצאו את העיצוב ההולם. ״כמה מהתוצרים לא רק שעמדו בכל הדרישות, הם אף היו חזקים פי 10 מאחרים ומאוד הזכירו את היכולות שיש בעצמות האנושיות, כך שסביר שלאחר ההשתלה הן יחזיקו מעמד זמן רב. יש כאן פוטנציאל רב והשלב הבא יהיה לבחון כיצד העיצובים שלנו יתמודדו עם מערכות ביולוגיות אמיתיות…״.