زرع "هلام" مطبوع بالليزر قد يحدث ثورة في ترميم العظام

طور باحثون مادة هلامية جديدة قد تمثل بديلا متقدما للزرعات العظمية التقليدية، حيث تتميز بقدرتها على محاكاة آلية الشفاء الطبيعية داخل الجسم بدلا من الاعتماد على المعادن الصلبة أو الطعوم العظمية.

تصنع هذه المادة من هيدروجيل يحتوي على نحو 97% من الماء، ما يجعله قريبا في طبيعته من الأنسجة الحية، ويمكن تشكيله بدقة عالية باستخدام الليزر لإنتاج هياكل معقدة تشبه تركيب العظام، حتى على مستوى أدق من سمك شعرة الإنسان.

في الحالات الشديدة من كسور العظام أو بعد إزالة الأورام، يحتاج الأطباء إلى زرعات لدعم نمو العظم، لكن الحلول الحالية مثل الطعوم الذاتية تتطلب جراحة إضافية، بينما قد تسبب المعادن مشاكل بسبب صلابتها الزائدة مقارنة بالعظم الطبيعي، مما قد يؤدي إلى ضعف الاستقرار مع مرور الوقت.

المادة الجديدة صممت لتتوافق مع الطبيعة البيولوجية لعملية التئام العظام، فعند حدوث الكسر، لا يكون الجسم عظما صلبا مباشرة، بل يبدأ بتكوين بنية مرنة وغنية بالخلايا والسوائل تسمح ببدء عملية الإصلاح، الهيدروجيل الجديد يحاكي هذه المرحلة المبكرة، مما يتيح للخلايا الدخول والتفاعل وبناء نسيج عظمي جديد بشكل طبيعي.

وللتحكم في شكل المادة أضاف العلماء جزيئات خاصة تجعل الهيدروجيل يتصلب فقط عند تعرضه للضوء، عند توجيه أشعة ليزر بطول موجي محدد، تتصلب الأجزاء المستهدفة فورا، بينما تبقى الأجزاء الأخرى لينة ويمكن إزالتها لاحقا، مما يسمح بتشكيل دقيق للغاية.

باستخدام هذه التقنية تمكن الباحثون من إنشاء هياكل دقيقة للغاية يصل حجمها إلى 500 نانومتر، مع سرعة طباعة عالية تعد من الأسرع عالميا، وقد نجحوا في إعادة إنتاج البنية الداخلية للعظام، بما في ذلك الشبكات الدقيقة التي تمنح العظم قوته.

في التجارب المعملية أظهرت الخلايا العظمية قدرة سريعة على الدخول إلى هذه الهياكل وبدء إنتاج الكولاجين، وهو عنصر أساسي في تكوين العظام، كما تبين أن المادة متوافقة حيويا ولا تسبب ضررا للخلايا.

ما زالت الأبحاث حتى الآن في مراحلها الأولية، ويستعد الفريق لإجراء تجارب على الحيوانات لتقييم فعالية المادة داخل الجسم الحي وقدرتها على استعادة قوة العظام على المدى الطويل.

يمثل هذا الابتكار خطوة واعدة نحو تطوير زراعات عظمية ذكية وقابلة للتخصيص، تعمل بتناغم مع الجسم بدلا من فرض بنية صلبة عليه، مما قد يغير مستقبل علاج الكسور والإصابات العظمية المعقدة.