تقنيات مبتكرة لطلاء «غرسات العظام»…لتعاف أسرع

لضمان نجاح عمليات زراعة «غرسات العظام» الاصطناعية، مثل استبدال مفاصل الورك والركبة، يتم التركيز على الظروف المحيطة داخل الجسم التي ستواجهها تلك الغرسات، في أثناء الجراحة وبمجرد تثبيتها في الجسم.

حيث يعتمد نجاح العملية على قدرة الغرسات على التعايش مع فسيولوجيا الجسم والاندماج مع الأنسجة الأصلية لتكوين رابطة سلسة. علاوة على ذلك، يجب تصميم الغرسة بحيث تمنع المواد من تساقط جسيمات من أنسجة الجسم المحيطة إضافةً إلى إظهارها قوة كافية لتحمل قسوة الوزن والحركة. لذلك يركز الباحثون على تطوير مجموعة من التقنيات لإنتاج طبقات لطلاء غرسات العظام، تتميز بمجموعة متنوعة من خصائص المواد، التي تلعب دوراً حاسماً في نجاح العملية ومنع العدوى وتسريع الشفاء.

في هذا الإطار، طوّر باحثون في أستراليا بالتعاون مع باحثين من الصين، طلاءً ثورياً جديداً للغرسات الاصطناعية المزروعة يتمتع بقدرة قوية على درء العدوى، وتحفيز نمو العظام. وأوضح الباحثون، أن هذه التكنولوجيا حصلت على براءة اختراع بعد تحقيق نتائج واعدة.

يمكن لتقنيات الطلاء الجديدة أن تمنع العدوى
مفصل الركبة والورك

في جراحة استبدال مفصل الركبة، تُستبدل أجزاء من مفصل الركبة المصاب أو المتآكل، ويمكن أن تساعد هذه الجراحة على تخفيف الألم وجعل الركبة تعمل بشكل أفضل. وفي أثناء الجراحة، تُستبدل بالعظام والغضاريف المتضررة أجزاء مصنوعة من المعدن والبلاستيك.

أما في أثناء استبدال مفصل الورك، فيزيل الجراح الأجزاء التالفة من مفصل الورك ويستبدل بها أجزاء عادةً ما تكون مصنوعة من المعدن والسيراميك والبلاستيك الصلب للغاية، ويساعد هذا المفصل الاصطناعي (الطرف الاصطناعي) على تقليل الألم وتحسين الوظيفة.

وركز الباحثون في دراستهم الجديدة، على تطوير طلاء جديد للغرسات يتكون من جزيئات النانو المدمجة من الفضة والغاليوم (Ag – Ga) والتي يمكن تطبيقها بسهولة على أسطح الأجهزة الطبية.

وبعد اختبارات متعددة، أظهرت الجزيئات الجديدة خصائص قوية مضادة للميكروبات ضد مجموعة واسعة من السلالات البكتيرية في النماذج الحيوانية. وأوضح الباحثون أنه يمكن تطبيق المادة الجديدة بسهولة ويمكن التحكم فيها عن طريق رشها على الكثير من الأجهزة الطبية لحمايتها من العدوى، كما أنها توفر تأثيراً مضاداً للالتهابات وتحفز نمو العظام.

ورأى الفريق أن هذا المزيج من خصائص الحماية المضادة للبكتيريا وتكامل الأنسجة يمكن أن يفيد الكثير من الأجهزة في مجالات جراحة العظام والصدمات وكذلك طب الأسنان.

مكافحة العدوى

وتعد حالات العدوى بعد جراحة زرع العظام مشكلة صحية عالمية، إذ تتراوح معدلات الإصابة بها من 2 إلى 10 في المائة في البلدان المتقدمة، وتصل إلى 15 في المائة في المناطق النامية. وفي الولايات المتحدة وحدها، هناك أكثر من 100 ألف حالة من حالات العدوى المرتبطة بأجهزة تقويم العظام.

وأظهرت دراسة سابقة أن نحو 6 في المائة من حالات التهابات زراعة العظام تؤدي إلى الإدخال إلى العناية المركزة مع معدل وفيات يصل إلى 4.6 في المائة. ويمكن أن تتجاوز تكلفة علاج مثل هذه العدوى 100 ألف دولار أميركي لكل حالة.

قال الباحث بمختبر الهندسة النانوية الطبية الحيوية في أسترالية،: «تقدم الدراسة تقنية رائدة لطلاءات غرسات العظام المزروعة باستخدام جزيئات الفضة والغاليوم المدمجة النانوية. وتعد هذه التكنولوجيا تقدماً كبيراً مقارنةً بالتقنيات التقليدية القائمة على الفضة، إذ توفر مكافحة فعّالة للعدوى وتحفيز نمو العظام، ويضمن دمج جزيئات الفضة والغاليوم النانوية إطلاقاً متحكماً لأيونات الفضة والغاليوم، وهو أقل سُمّية للخلايا مقارنةً بتقنيات الفضة التقليدية».

وأشار إلى أنه من خلال إظهار خصائص فائقة مضادة للميكروبات ضد مجموعة متنوعة من السلالات البكتيرية في النماذج المخبرية وفي الجسم الحي (الحيواني)، تتفوق هذه المادة على الطلاءات الفضية الموجودة. وحسب ترونغ، فإن تقنية الطلاء الجديدة تلعب دوراً حيوياً في مواجهة التحدي المتمثل في الأجهزة الطبية المعرضة للعدوى، ما يقلل بشكل كبير من الاعتماد على تطوير مضادات حيوية جديدة.

وأضاف أن التقنية تقدم حلاً قوياً في سياق ازدياد مقاومة المضادات الحيوية، ونقدم نهجاً استباقياً لمكافحة العدوى في الأجهزة الطبية، لأن فاعليته المضادة للميكروبات واسعة النطاق، كما أن خصائص تسهيل نمو العظام تجعله يُغيّر قواعد العمل، خصوصاً في المناطق التي ترتفع فيها معدلات الإصابة بعد الجراحة.

وأوضح الباحث أن الفريق يهدف إلى مزيد من البحث والتطوير بهدف تعزيز سلامة وفاعلية هذه التكنولوجيا الجديدة للاستخدام البشري. وأضاف أنه من المتوقع أن يتوسع تطبيق هذه التكنولوجيا إلى ما هو أبعد من جراحة العظام ليشمل مجالات طبية أخرى، إذ تُستخدم تكنولوجيا الفضة التقليدية، وستركز الجهود التعاونية والبحثية المستمرة على تحسين هذه التكنولوجيا لمجموعة متنوعة من الأجهزة والحالات الطبية، ومعالجة المشكلة العالمية المتمثلة في العدوى المرتبطة بالأجهزة الطبية.

وكان باحثون من جامعة «إلينوي» الأميركية، قد طوّروا في أيار الماضي، طلاءً جديداً لزراعة غرسات العظام، مستوحى من أجنحة حشرات اليعسوب والسيكادا، يتميز بأنه يقضي على البكتيريا الضارة. وأضافوا أن الطلاء يحاكي الجزيئات النانوية الموجودة في أجنحة الحشرات التي تقضي على الخلايا البكتيرية عندما تتلامس معها.