ترمیم ضایعات استخوانی گسترده و غیرقابل ترمیم (Critical-sized defects) یکی از چالشهای مهم مهندسی بافت است؛ زیرا در چنین شرایطی استخوان توان بازسازی طبیعی خود را از دست میدهد و به یک داربست مصنوعی نیاز دارد داربستی که علاوه بر استحکام مکانیکی کافی، تخلخل مناسب و زیستپذیری لازم برای حمایت از چسبندگی و رشد سلولهای استخوانساز را فراهم کند.. با این حال، داربستهای مرسوم معمولاً به دلیل تخلخل نامنظم و توزیع غیریکپارچه نانوذرات تقویتکننده عملکرد مطلوبی ندارند و توان حمایت از بازسازی استخوان را بهطور کامل ارائه نمیکنند.
هدف و نحوهی انجام فرایند :
برای پاسخدادن به این چالشها، هدف پژوهش ایجاد داربستی بود که بتواند هم نیازهای مکانیکی و هم الزامات زیستی بافت استخوان را بهطور همزمان تأمین کند. برای این منظور، ابتدا یک اسکلت منظم از جنس EC-PLA با استفاده از چاپ سهبعدی ساخته شد. در مرحله بعد، برای افزایش زیستفعالی و بهبود فرآیند معدنیسازی، این ساختار با لایهای از آلژینات حاوی نانوذرات بغدادیت (Baghdadite; Ca₃ZrSi₂O₉) و مگنتیت (Fe₃O₄) پوشش داده شد. بگدادت بهعنوان یک سرامیک زیستفعال در تحریک رشد استخوان جدید نقش مهمی دارد و مگنتیت نیز چسبندگی و تعامل سلولی را تقویت میکند.
ابزار کلیدی، استفاده از فریز درایر درساتک:
مرحله تعیینکننده در فرآیند ساخت، استفاده از روش فریزدرایینگ بود. پس از آنکه داربست چاپشده در محلول پلیمری قرار گرفت، نمونهها ابتدا منجمد و سپس در شرایط خلأ و دمای پایین خشک شدند. این فرایند، امکان خشکشدن بدون اعمال گرما را فراهم کرد و موجب شد داربستی با ساختار اسفنجی، پایدار و دارای تخلخل یکنواخت شکل بگیرد. علاوه بر این، فریزدرایینگ باعث شد نانوذرات بهطور یکنواخت در سراسر داربست تثبیت شوند و از تجمع آنها جلوگیری شود .
نتیجه :
ترکیب سه فناوری :چاپ سه بعدی، پوششدهی پلیمری و فریزدرایینگ در نهایت امکان ساخت داربستی را فراهم کرد که نهتنها از نظر معماری داخلی دقیق و مهندسیشده است، بلکه از نظر زیستی نیز توانایی پشتیبانی مؤثر از فرایند تشکیل استخوان جدید را دارد. این رویکرد یکپارچه توانست بسیاری از محدودیتهای داربستهای رایج را برطرف کند و ساختاری فراهم آورد که پایداری مکانیکی و کارایی زیستی را همزمان در سطحی مطلوب ارائه دهد.