कृत्रिम हड्डियां: 3-डी प्रिंटिंग में नवीनतम

वैज्ञानिकों के पास मनुष्यों के "स्पेयर पार्ट्स में प्रगति के बारे में कुछ रोचक खबर हैं। "

जल्द ही, 3-डी प्रिंटर पर बनाई गई कृत्रिम, अनुकूलित हड्डियों के साथ क्षतिग्रस्त मानव हड्डियों को बदलने के लिए संभव हो सकता है।

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यह "hyperelastic" हड्डी मानव हड्डी में पाए जाने वाले प्राकृतिक कैल्शियम से बनाई गई "स्याही" के साथ उत्पादन किया जाएगा।

वर्तमान तरीकों पर एक महत्वपूर्ण प्रगति में, वैज्ञानिकों का कहना है कि कस्टम-मुद्रित हड्डियां तेजी से हड्डियों के उत्थान और वृद्धि को प्रेरित कर सकती हैं।

वह चिकित्सा प्रक्रियाओं को अधिक प्रभावी, कम दर्दनाक और लंबे समय तक चलने वाला बना सकता है

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अनुप्रयोगों में क्रैनोफेशियल, दंत, रीढ़ की हड्डी और अन्य हड्डियों और स्पोर्ट्स मेडिसिन की चोटों की मरम्मत शामिल हो सकती है।

नॉर्थवेस्टर्न यूनिवर्सिटी के वैज्ञानिकों ने पिछले महीने जर्नल साइंस ट्रांसपेर्शिकल मेडिसिन में अपने शोध प्रकाशित किए।

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बच्चों की मदद करने

रामिली शाह, पीएचडी, जो अनुसंधान दल का नेतृत्व करते हैं, वे नॉर्थवेस्टर्न के मैककॉर्मिक स्कूल ऑफ इंजीनियरिंग में सामग्री विज्ञान और इंजीनियरिंग के सहायक प्रोफेसर हैं, और सर्जरी के एक सहायक प्रोफेसर हैं। नॉर्थवेस्टर्न के फेनबर्ग स्कूल ऑफ़ मेडिसीन में

शाह ने हाइपिएलिकली हड्डी को "बेहद बहुमुखी, विकास कारक-मुक्त, ओस्टियोरिएनेनरेटिव, स्केलेबल और सर्जरी के अनुकूल बायोमेटिकल के रूप में वर्णित किया है। "

वैज्ञानिकों ने एक चूहे में रीढ़ की हड्डी का संलयन करने और रीसस बंदर में खोपड़ी के दोष की मरम्मत के लिए hyperelastic हड्डी का निर्माण किया। पशु परीक्षण जारी रहेगा।

शाह और उसकी टीम का मानना ​​है कि उनके सिंथेटिक हड्डी के मानवीय परीक्षणों को पांच साल के भीतर शुरू हो सकता है।

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शाह टिशू इंजीनियरिंग और उत्तरोत्तर में एडिटिटिव मैन्युफैक्चरिंग लैब के प्रमुख हैं, ने एक हेल्थलाइन साक्षात्कार में कहा कि वैज्ञानिकों और चिकित्सकों की उनकी टीम का लक्ष्य था "हड्डी के ऊतकों के लिए 3 डी प्रिंट करने योग्य बायोमैटिकल विकसित करना बच्चों में उत्थान "

आघात या जन्म से अस्थि दोष से पीड़ित बच्चों के रोग इस तकनीक से काफी फायदा हो सकता है

"वर्तमान सामग्री सर्जन क्रोनीओफ़ेशियल दोषों के लिए इस्तेमाल करते हैं, धातु के प्लेट और शिकंजा, और पॉलिमर हैं, लेकिन चेहरे के काम के लिए अपर्याप्त नहीं हैं," शाह ने कहा। "अब प्राथमिक रास्ता रोगी की पसलियों या कूल्हों से हड्डियों के टुकड़े लेते हैं और एक 'ऑटो-भ्रष्टाचार' करते हैं - उन दोषों को फिट करने के लिए टुकड़े आकार देते हैं, जिन्हें वे नयी आकृति प्रदान करना चाहते हैं लेकिन इस विधि शरीर में कहीं और समस्या पैदा कर सकता है। ऑटो-ग्राफ्ट बच्चों के साथ विशेष रूप से उपयोग किया जाता है, क्योंकि आप बाल चिकित्सा रोगियों में 'विदेशी निकायों' का उपयोग नहीं करना चाहते हैं। "

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अस्थि प्रत्यारोपण सर्जरी बच्चों के लिए दर्दनाक और जटिल है, उसने कहा। एक ऑटो-भ्रष्टाचार के लिए हड्डी का संचयन अन्य जटिलताओं और दर्द को जन्म दे सकता है।धातु का प्रत्यारोपण कभी-कभी उपयोग किया जाता है, लेकिन यह बढ़ते बच्चों के लिए स्थायी सुधार नहीं है।

"प्रत्यारोपण के लिए वयस्कों के पास अधिक विकल्प होते हैं," शाह ने कहा। "बाल रोगी रोगी नहीं करते हैं यदि आप उन्हें स्थायी इम्प्लांट देते हैं, तो आपको भविष्य में अधिक सर्जरी करनी होगी जैसे वे बढ़ते हैं। वे कई कठिनाई के वर्षों का सामना कर सकते हैं "

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सही सामग्री

प्राकृतिक हड्डी का घटक सफलता के लिए महत्वपूर्ण है

शाह की बायोमैटिकल का मुख्य घटक हाइड्रॉक्सैपाटिट, कैल्शियम का फॉस्फेट है जो कि प्राकृतिक कशेरुकाओं की हड्डी के प्रमुख संरचनात्मक तत्व (वजन का 90 प्रतिशत) है।

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शाह और उनके सहयोगियों ने 9 0 प्रतिशत हाइड्रॉक्सापाटिटे को 10% जैवसंसभित, बायोडिग्रेडेबल मेडिकल पॉलीमर के साथ एक विलायक में मिलाकर बना दिया है जो बनावट को एक ठोस से तरल की तरह बना देता है

"निरंतरता एलमर के गोंद की तरह है," शाह ने कहा।

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मिश्रण को "स्याही" कहा जाता है क्योंकि यह 3-डी प्रिंटर में उपयोग किया जाता है।

मिश्रण को एक बार निकाला जाने के बाद, मुख्य विलायक तत्काल उतार चढ़ाव और सामग्री को ठोस बना देता है सामग्री की संरचना झरझरा है और इसे कमरे के तापमान पर इस्तेमाल किया जा सकता है।

"उच्च चिपचिपाहट महत्वपूर्ण है क्योंकि कोशिकाओं और रक्त वाहिकाओं को ऊतक एकीकरण बढ़ाने के लिए संरचनात्मक पाबंदी में घुसपैठ करना चाहिए," शाह ने समझाया

इसके अतिरिक्त, हाइड्रॉक्सियापेटीइट की उच्च एकाग्रता एक ऐसा वातावरण बनाता है जो तेजी से हड्डी पुनर्जनन लाती है।

"[hyperelastic हड्डी] प्राकृतिक हड्डी में नीचा और फिर से तैयार करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, और इसलिए रोगी के साथ बढ़ सकता है," शाह ने कहा। "यह भविष्य के सर्जरी की आवश्यकता को समाप्त करता है, जैसा कि धातु प्लेटों या प्रत्यारोपणों के साथ किया जाता है "

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एक बहुमुखी उत्पाद

हाइपिएलिकली हड्डी बहुमुखी है और अलग-अलग शक्तियों में मुद्रित किया जा सकता है

इसमें अत्यधिक लोचदार हड्डियां शामिल होती हैं, जो कि महत्वपूर्ण भार के साथ-साथ अधिक खोखले या घने होते हैं। ये मैकेनिकल गुण 3-डी मुद्रित ऑब्जेक्ट के आर्किटेक्चर द्वारा निर्धारित किए जाते हैं, शाह ने कहा।

प्रत्येक मरीज के लिए सिंथेटिक हड्डी को अनुकूलित किया जा सकता है

आवेदनों की विविधता में स्पाइन फ्रैक्चर, स्पोर्ट्स मेडिसिन की चोट, और एसीएल और रोटेटर कफ की चोटों की मरम्मत शामिल होती है, जो नरम ऊतक से हड्डी के उपचार की आवश्यकता होती है, शाह ने कहा।

क्रैनोफिशियल और दंत चिकित्सा अनुप्रयोगों में, और चेहरे की विकृतियों के लिए, प्रतिस्थापन हड्डी "रोगी के समरूपता और शरीर रचना विज्ञान में पूरी तरह से फिट होने के लिए मुद्रित किया जा सकता है, खासकर ऐसे मामलों में जहां मरीज के नतीजे के लिए एक सौंदर्य घटक महत्वपूर्ण होता है" ।

"सामग्री बेहद लोचदार है, और सर्जन इसे हेरफेर कर सकते हैं," शाह ने कहा। "अब उपलब्ध सामग्री बहुत लचीले हैं, और कटाई और आकार को मुश्किल नहीं है जब सर्जनों ने इस बारे में सुना, तो वे बहुत उत्साहित थे। "

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सिर में महत्वपूर्ण, चेहरे की शल्यचिकित्सा

अतिसंवेदनशील हड्डी के गुणों सिर और चेहरे में हड्डियों की मरम्मत में विशेष रूप से महत्वपूर्ण हैं

"क्रानोफेशियल दोष में, हम एक वस्तु बना सकते हैं जो दोष को हल करता है या कवर करता है, जिससे हमें चेहरे की समरूपता बनाए रखने की अनुमति मिलती है," शाह ने कहा। 'हम ऐसी कुछ प्रिंट कर सकते हैं जो रोगी-विशिष्ट है सामग्री पाड़ के माध्यम से जाना होगा यह महत्वपूर्ण है, क्योंकि यदि आपके पास दोष के भीतर रक्त वाहिकाओं नहीं है, तो आप ऊतक परिगलन [ऊतक मृत्यु] हो सकते हैं। पाड़ में, कोशिका नई हड्डी सामग्री जमा करेंगे स्थायी प्रत्यारोपण के साथ, आपको उन्हें समय के साथ बदलना होगा। यह नई सामग्री रोगी के साथ बढ़ती है और गैर-विनाशकारी है। "

संक्रमण को नियंत्रित करने के लिए एंटीबायोटिक्स को जोड़ा जा सकता है

शोधकर्ताओं ने कमरे के तापमान पर 3 डी मुद्रण प्रक्रिया का प्रदर्शन किया है, जो उन्हें स्याही को अन्य तत्वों जैसे कि एंटीबायोटिक्स, जोड़ने के लिए अनुमति देता है।

"सर्जरी के बाद संक्रमण की संभावना को कम करने के लिए हम एंटीबायोटिक दवाओं को शामिल कर सकते हैं," शाह ने कहा। "हम स्याही को विभिन्न प्रकार के विकास कारकों के साथ जोड़ सकते हैं, यदि आवश्यक हो, तो पुनर्जन्म को आगे बढ़ाने के लिए। यह वास्तव में एक बहुआयामी सामग्री है "

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निजीकृत प्रतिस्थापन

शाह की सिंथेटिक हड्डी सामग्री का उपयोग करने वाले सर्जन रोगी के शरीर को स्कैन करने और 3 डी प्रिंटर पर वैयक्तिकृत प्रतिस्थापन हड्डी बनाने में सक्षम होंगे।

बायोमैटिकल के लचीले यांत्रिक गुणों में चिकित्सकों को सर्जिकल प्रक्रिया के दौरान इसे आकार में आसानी से आकार और आकार दे सकते हैं। न केवल यह तेज है, शाह ने कहा, लेकिन स्वयं-भ्रष्टाचार सामग्री का उपयोग करने के साथ तुलना में भी कम दर्दनाक है।

जब उसने 2009 में अपने शोध शुरू किए, शाह ने संकाय शुरूआती धन प्राप्त किया और राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थान (एनआईएच) से चल रहे समर्थन प्राप्त किया।

वह सरकार और कॉर्पोरेट वित्त पोषण प्राप्त करने की उम्मीद करती है, और हाल ही में अपने काम के लिए आवेदनों का पता लगाने के लिए नॉर्थवेस्टर्न में एक स्टार्ट-अप एंटरपोरेशन की स्थापना की थी।

शाह उस दिन का इंतजार करता है जब "किसी ग्राहक के लिए विशेष रूप से प्रत्यारोपण के लिए टर्नअराउंड समय 24 घंटों के भीतर हो सकता है। यह क्रानोफेशियल और आर्थोपेडिक सर्जरी की दुनिया को बदल सकता है, और, मुझे उम्मीद है, रोगी परिणाम में सुधार होगा। "