الولايات المتحدة – بدأ باحثو الطب الحيوي في إنشاء هياكل مسامية من سبائك التيتانيوم عن طريق تحطيم جزيئات المسحوق معا بسرعة تفوق سرعة الصوت في مزيج من الطباعة ثلاثية الأبعاد والطلاء بالرش.
وابتكر الفريق الذي تقوده جامعة كورنيل، المواد المسامية، والتي يُزعم أنها أقوى بنسبة 40% مما يمكن أن يحققه التصنيع التقليدي، باستخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد الحالية المعروفة باسم “الرش البارد”.
ويتطلب التصنيع العادي للإضافات (الطباعة ثلاثية الأبعاد)، درجات حرارة عالية لتسخين المعادن بما يتجاوز نقاط الانصهار الخاصة بها حتى يمكن تشكيلها، ولكن هذا يمكن أن يؤدي إلى مشكلات بما في ذلك التشوهات في الغرسات الطبية الحيوية بمرور الوقت.
وبدلا من ذلك، طورت المعدة الرئيسية، عطية موريدي وفريقها، طريقة استخدموا فيها غازا مضغوطا للغاية لتفجير جزيئات سبائك التيتانيوم في بنية داعمة، في نوع من “الرسم ثلاثي الأبعاد”.
وقالت موريدي، الأستاذة المساعدة في كلية Sibley للهندسة الميكانيكية والفضائية: “ركزنا على صنع الهياكل الخلوية، التي لها الكثير من التطبيقات في الإدارة الحرارية وامتصاص الطاقة والطب الحيوي”.
ويبلغ قطر جزيئات سبائك التيتانيوم ما بين 45 و106 ميكرون (الميكرون هو جزء من مليون من المتر)، ويتم إطلاقها على قاعدة ركيزة، بسرعة 600 متر في الثانية، أسرع من سرعة الصوت.
ووفقا لفريق كورنيل، فإن الحجم الصغير والملمس المسامي لهياكل التيتانيوم يجعلها مرشحا مثاليا للاستخدام داخل جسم الإنسان، لعمليات الزرع مثل استبدال المفاصل.
وكان على الباحثين إيجاد منطقة الخيوط الذهبية من أجل جعل المواد تلتصق، بين السرعة الحرجة للسبيكة، حيث يمكن أن تشكل مادة صلبة كثيفة وسرعة تآكلها، حيث تتفكك قبل أن يتشكل هيكل مفيد.
ومن خلال تحديد موقع البقعة أسفل السرعة الحرجة لسبائك التيتانيوم، تمكن الفريق من إنشاء هياكل مسامية ولكنها قوية ومثالية لإنشاء مفاصل صناعية للركبة أو الورك، أو لاستخدامها في عمليات إعادة بناء الجمجمة والوجه بعد الإصابة.
وعلاوة على ذلك، فإن عظام المرضى قادرة على النمو داخل الهياكل مما يسمح لها بالتثبيت الصحيح في مكانها والحفاظ على سلامة النشاط الحيوي، مع تقليل الحاجة إلى جراحات المتابعة المحتملة بشكل كبير.
وهذا يساعد في تقليل احتمالية ارتخاء الغرسة، وهذه مشكلة كبيرة. وقالت موريدي: “هناك الكثير من جراحات المراجعة التي يتعين على المرضى الخضوع لها لإزالة الغرسة لمجرد أنها فضفاضة وتسبب الكثير من الألم”، مضيفة أن هذه التقنية لها تطبيقات صناعية واسعة النطاق بما في ذلك البناء والنقل والطاقة.
المصدر: RT