أساتذة يصنعون هيكلًا صناعيًا من قشور الجمبري والأعشاب البحرية

[إعلان 1]

مدينة هوشي منه باستخدام الكيتوزان من قشور الروبيان والألجينات الموجودة في الأعشاب البحرية، ابتكر المعلم فو ثانه بينه هيكلًا عظميًا اصطناعيًا لاستعادة العظام المفقودة.

ماجستير العلوم بينه (34 عامًا)، يعمل حاليًا في مختبر هندسة الأنسجة والطب التجديدي، بكلية الهندسة الطبية الحيوية، الجامعة الدولية (جامعة مدينة هو تشي منه الوطنية). نجح هو وفريقه البحثي في ابتكار سقالة تساعد خلايا العظام على الالتصاق والتكاثر والتكلس لاستعادة العظام التالفة.

قال الدكتور بينه إن نسيج العظام الطبيعي في الجسم يحتوي على مكونات بوليمرية، وهي حزم ألياف الكولاجين وهيدروكسي أباتيت (فوسفات الكالسيوم). تُكوّن هذه المكونات بنية نسيج عظمي قادرة على تحمل الأحمال، وأداء وظائف الدعم، وتكوين تجويف نخاعي. بناءً على ذلك، ابتكر الفريق بوليمرات طبيعية باستخدام مواد الكيتوزان الموجودة في أصداف الروبيان وسرطان البحر، بالإضافة إلى مواد الألجينات الموجودة في الأعشاب البحرية.

يُمزج الكيتوزان والألجينات مع بوليمر موجود في السائل الزليلي يُسمى حمض الهيالورونيك، مما يُساعد على زيادة مرونة المفاصل وتقليل تلف أطرافها. يقول ماستر بينه: "يجب ربط هذه المواد الثلاث معًا لتشكيل سقالة عظمية اصطناعية". تتميز سقالة العظم المُصنّعة في المختبر ببنية تُشبه نسيج العظم الطبيعي.

وفقًا للمجموعة البحثية، يُمكن ربط المواد الخام باستخدام مواد مضافة. إلا أن هذه الطريقة تُعاني من عيبٍ يتمثل في وجود مواد ربط خارجية متبقية، والتي قد تكون سامة لخلايا العظام. لذلك، طبّقت المجموعة البحثية طريقةً لتغيير بنية المواد الخام بإضافة مجموعات وظيفية، مما يمنحها القدرة على الترابط الذاتي دون استخدام مواد مضافة.

المعلم فو ثانه بينه يتفقد جهاز الطباعة البيولوجية ثلاثية الأبعاد المستخدم في استخدام الجل كحبر لإنشاء هياكل عظمية اصطناعية. الصورة: ها آن — المعلم فو ثانه بينه يتفقد جهاز الطباعة البيولوجية ثلاثية الأبعاد المستخدم في استخدام الجل كحبر لإنشاء هياكل عظمية اصطناعية. الصورة: *ها آن*

من هذه المادة الهلامية، يُكوّن الهيكل العظمي المُصلّب بنيةً مساميةً تُساعد خلايا أنسجة العظام الطبيعية على الالتصاق بالهيكل العظمي والتكاثر. هذا الهيكل العظمي الاصطناعي قابلٌ للتحلل الحيوي (يختفي بعد التصاق خلايا العظام البشرية ونموها). تستطيع هذه الخلية العظمية إفراز مصفوفةٍ لتكوين هيكل عظميٍّ خاصٍّ بها لملء العظم المفقود. بناءً على خصائص وموقع نسيج العظم المفقود، يُمكن للفريق تعديل زمن التحلل الحيوي ليتناسب مع زمن إفراز خلايا العظام وتكوين الهيكل العظمي.

وبحسب الدكتور بينه، فإن خلايا العظام تحتاج إلى عدة أشهر إلى سنوات لتجديد إطار جديد واستعادة المنطقة المفقودة بالكامل، وذلك حسب نوع العظام وحجم فقدان العظام.

مادة العظام الاصطناعية ذات الأصل الطبيعي موجودة على شكل هلام طوره فريق البحث. الصورة: ها آن — مادة العظام الاصطناعية ذات الأصل الطبيعي موجودة على شكل هلام طوره فريق البحث. الصورة: *ها آن*

اختبر الفريق هذه التقنية على الفئران بتخديرها، وحفر ثقب في غطاء الجمجمة لإحداث عيب عظمي دون الإضرار بأدمغتها. ثم حقنوا هلامًا في المنطقة التي تعاني من عيوب عظمية. بعد استيقاظ الفئران، رُصدت علاماتها الحيوية، مثل الوزن والنظام الغذائي والحركة، وغيرها، لمدة شهر.

قال المؤلف إنه نظرًا لكون المادة هلامية، فإنها عند دخولها إلى قلنسوة الفأر، يمكنها ملء العيب بغض النظر عن شكله. في غضون فترة قصيرة، يتصلب الهلام ويبدأ عملية تكوين هيكل عظمي اصطناعي. بعد شهر، قام الفريق بقتل الفأر بطريقة إنسانية، وأجرى جراحة دماغية لتقييم قدرته على تجديد أنسجة العظام بناءً على الهيكل العظمي الاصطناعي باستخدام أساليب تلوين الأنسجة البيولوجية. أظهرت النتائج نسبة ملء للعيب في قلنسوة الفأر تتراوح بين 80% و90%، مع توافق حيوي عالٍ.

تُشكل هذه النتائج الأساس الذي يُمكّن الفريق من إجراء التجارب على حيوانات كبيرة ذات حالات مرضية تُشبه البشر، مما يُعزز الأدلة العلمية لتطبيقها على البشر. ومع ذلك، ووفقًا للسيد بينه، فإن الانتقال من النماذج الحيوانية إلى التطبيقات البشرية يتطلب وقتًا طويلًا، إذ يمر المنتج بالعديد من العمليات والإجراءات ومجالس الأخلاقيات لإثبات فعاليته وسلامته.

في المستقبل القريب، يسعى فريق البحث إلى تطوير هلام السقالة ليصبح حبرًا حيويًا قابلًا للاستخدام التجاري. يمكن للهلام المطبوع حيويًا أن يُشكّل سقالات اصطناعية للأبحاث الطبية الحيوية والتجارب على الحيوانات، مُستبدلًا المنتجات المستوردة باهظة الثمن.

شكل العظم الاصطناعي بعد طباعته باستخدام طابعة بيولوجية ثلاثية الأبعاد. تصوير: ها آن — شكل العظم الاصطناعي بعد طباعته باستخدام طابعة بيولوجية ثلاثية الأبعاد. تصوير: *ها آن*

وفقًا للأستاذة المشاركة، الدكتورة نجوين ثي هيب، رئيسة قسم الهندسة الطبية الحيوية بالجامعة الدولية (جامعة مدينة هو تشي منه الوطنية)، فإن علماءً حول العالم يتجهون نحو تطوير عظام اصطناعية من مواد طبيعية منذ أكثر من عشر سنوات. في فيتنام، أُجريت العديد من الدراسات في المعاهد والمدارس، بهدف توفير علاج مُخصص لإصابات العظام لدى البشر. يُساعد هذا على تجاوز مشكلة العلاج باستخدام هياكل العظام المتاحة، والتي قد لا تناسب جميع الأشخاص في كثير من الأحيان. وقد ابتكر الفريق هلامًا يُحقن في منطقة العيب العظمي، ويُشكله ليناسب أي شخص.

مع ذلك، أشار البروفيسور هيب إلى ضرورة إجراء البحث لاختبارات على حيوانات كبيرة الحجم لتقييم السلامة والجدوى على عظام أكبر حجمًا، والمضي قدمًا نحو التجارب السريرية على البشر. وأضاف: "بهذا البحث، نساهم في البحث عن مصادر تمويل لإجراء اختبارات على نطاق أوسع، وتطوير حلول تكنولوجية متطورة، والمساهمة في مجال الطب الدقيق في البلاد".

ها آن

[إعلان 2]
رابط المصدر